แผ่นงานไฟฟ้าเบื้องต้น

Anonim

แผ่นงานไฟฟ้าเบื้องต้น

ไฟฟ้าเบื้องต้น


คำถามที่ 1

วัตถุประสงค์ของ สวิตช์ที่ แสดงในแผนผังนี้คืออะไร?

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

อุปกรณ์นี้เรียกว่า สวิทช์ และวัตถุประสงค์ของวงจรนี้คือการสร้างหรือขัดจังหวะความต่อเนื่องทางไฟฟ้าของวงจรเพื่อควบคุมหลอดไฟ

หมายเหตุ:

เริ่มต้นนักเรียนมักจะหาคำศัพท์สำหรับสวิทช์สับสนเพราะคำที่ เปิด และ ปิด เสียงคล้ายกับคำศัพท์ที่ใช้สำหรับประตู แต่ไม่ได้หมายถึงค่อนข้างเป็นสิ่งเดียวกันเมื่อใช้ในการอ้างอิงถึงสวิทช์! เพื่อช่วยหลีกเลี่ยงความสับสนขอให้นักเรียนถามว่าพวกเขาคิดอย่างไรเกี่ยวกับคำศัพท์เหล่านี้ในลักษณะที่สอดคล้องกับความหมายในบริบทไฟฟ้า

ความคล้ายคลึงกันที่จะใช้สำหรับการทำงานของสวิตช์ที่เหมาะสมกับแผนผังคือสะพานแขวน: เมื่อสะพานปิด (ปิด) รถอาจข้าม; เมื่อสะพานขึ้น (เปิด) รถยนต์ไม่สามารถ

คำถามที่ 2

ความแตกต่างอะไรที่จะเกิดขึ้นหากสวิทช์ตั้งอยู่ในตำแหน่งอื่นในวงจร?

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

ทางเลือกของสถานที่ตั้งสวิตช์ที่แสดงในแผนภาพสำรองสองแบบไม่แตกต่างกันเลย ในทั้งสองกรณีสวิตช์จะมีการควบคุมเดียวกันกับหลอดไฟ

หมายเหตุ:

นี่เป็นแนวคิดที่ยากสำหรับนักเรียนบางคนในการควบคุม ตรวจสอบให้แน่ใจว่าพวกเขาเข้าใจธรรมชาติของกระแสไฟฟ้าและความสำคัญของความต่อเนื่อง ตลอด ทั้งวงจร บางทีวิธีที่ดีที่สุดสำหรับนักเรียนในการควบคุมแนวคิดนี้ก็คือการสร้างวงจรสวิตช์แบตเตอรี่ที่ใช้งานได้จริง เตือนพวกเขาว่า "การวิจัย" ของคำถามในแผ่นงานเหล่านี้ไม่ จำกัด เฉพาะการอ่านหนังสือ มันไม่ถูกต้องเพียง แต่ เหมาะ สำหรับพวกเขาที่จะทดสอบด้วยตัวเองตราบเท่าที่แรงดันไฟฟ้าต่ำพอที่จะไม่มีอันตรายจากการกระแทกที่มีอยู่

ความคล้ายคลึงกันที่จะใช้สำหรับการทำงานของสวิตช์ที่เหมาะสมกับแผนผังคือสะพานแขวน: เมื่อสะพานปิด (ปิด) รถอาจข้าม; เมื่อสะพานขึ้น (เปิด) รถยนต์ไม่สามารถ

คำถามที่ 3

สวิตช์นี้ (ในสถานะปิด) มีความต้านทานต่ำหรือมีความต้านทานสูงระหว่างขั้ว ""

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

สวิตช์ปิดควรมีความต้านทาน ต่ำ ระหว่างเทอร์มินัล

หมายเหตุ:

ถามนักเรียนว่ามันจะหมายถึงอะไรถ้าสวิตช์ปิดที่วัดได้จริงมีความต้านทานสูงระหว่างเทอร์มินัล รู้ว่าการวัดส่วนประกอบทางไฟฟ้าใดเป็นสิ่งที่สำคัญมากสำหรับการแก้ปัญหา

คำถามที่ 4

คุณอาจจะใช้มิเตอร์ (หรือเครื่องทดสอบความต่อเนื่อง / ความต่อเนื่อง) เพื่อตรวจสอบว่าสวิตช์ไฟฟ้านี้อยู่ในสถานะ เปิด หรือ ปิด ?

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

มัลติมิเตอร์ส่วนใหญ่มีช่วงการวัดความต้านทาน ("resistance" range) ("ระดับโอห์ม") ซึ่งอาจใช้เพื่อตรวจสอบความต่อเนื่อง วัดระหว่างขั้วต่อสกรูสองตัวของสวิตช์นี้: ถ้าความต้านทานต่ำ (การนำที่ดี) ให้ปิดสวิตช์ ถ้าความต้านทานที่วัดได้คือไม่มีที่สิ้นสุด (ไม่มีค่าการนำไฟฟ้า) สวิตช์จะ เปิด ขึ้น

หมายเหตุ:

นี่เป็นอีกคำถามหนึ่งที่ยืมตัวไปสู่การทดลอง ทักษะสำคัญอย่างยิ่งสำหรับนักเรียนที่จะพัฒนาคือการใช้อุปกรณ์ทดสอบของตนในการวินิจฉัยสถานะของส่วนประกอบแต่ละชิ้น

แหล่งจ่ายสวิทช์แบบง่าย (SPST) ราคาประหยัดเป็นที่เก็บฮาร์ดแวร์: ใช้สวิตช์ชนิดเดียวกันที่ใช้ในการควบคุมไฟในครัวเรือน สวิตช์เหล่านี้มีราคาไม่แพงขรุขระและมาพร้อมกับขั้วต่อสกรูสำหรับงานหนักสำหรับยึดลวด เมื่อใช้ในโครงการที่ขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่ขนาดเล็กพวกเขาเกือบจะทำลายไม่ได้!

คำถามที่ 5

ตรวจดูว่าหลอดไฟจะดับไฟสำหรับแต่ละช่วงพักดังต่อไปนี้ในวงจรหรือไม่ พิจารณาเพียงครั้งเดียวแบ่งเวลา:

เลือกหนึ่งตัวเลือกสำหรับแต่ละจุด:
• A: ลดกำลัง / ไม่มีผล
• B: ไม่ทำให้เกิดพลัง / ไม่มีผล
• C: ลดกำลัง / ไม่มีผล
• D: ยกเลิกการกระตุ้น / ไม่มีผล
• E: ลดพลัง / ไม่มีผล
• F: ลดกำลัง / ไม่มีผล
เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

• A: ลดกำลัง
• B: ไม่มีผล
• C: ไม่มีผล
• D: ไม่มีผล
• E: ลดพลัง
• F: ไม่มีผล

หมายเหตุ:

คำถามนี้เป็นคำถามที่สำคัญที่สุดในขั้นตอนการเรียนรู้การแก้ปัญหาของนักเรียน เน้นความสำคัญของการคิดอุปนัย: มาจากหลักการทั่วไปจากกรณีเฉพาะ ลักษณะการทำงานของวงจรนี้บอกเราเกี่ยวกับ ความต่อเนื่องของระบบไฟฟ้า "แผ่นงาน panel panelel - default" itemscope>

คำถามที่ 6

แสดงให้เห็นถึงการเป็น อะตอมที่ง่ายขึ้น : ส่วนที่เล็กที่สุดของสสารที่สามารถแยกได้จากวิธีทางกายภาพหรือทางเคมี

ด้านในของอะตอมแต่ละชิ้นมีขนาดเล็กกว่าของ อนุภาค เรียกว่า อนุภาค ระบุอนุภาค "ประถม" สามชนิดที่อยู่ภายในอะตอมสมบัติทางไฟฟ้าและตำแหน่งที่อยู่ภายในอะตอม

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

นิวตรอนอยู่ในศูนย์กลาง ("นิวเคลียส") ของอะตอมเช่นเดียวกับโปรตอน นิวตรอนเป็นไฟฟ้าที่เป็นกลาง (ไม่มีประจุ) ในขณะที่โปรตอนมีประจุไฟฟ้าบวก อิเล็กตรอนซึ่งอยู่นอกนิวเคลียสมีประจุไฟฟ้าลบ

หมายเหตุ:

นักเรียนส่วนใหญ่จะคุ้นเคยกับรูปแบบของอะตอมของ "ระบบสุริยะ" ตั้งแต่ระดับประถมศึกษาและมัธยมศึกษา ในความเป็นจริงแม้ว่ารูปแบบของโครงสร้างอะตอมนี้ไม่ถูกต้อง เท่าที่ทุกคนรู้เค้าโครงทางกายภาพที่เกิดขึ้นจริงของอะตอมเป็นมากมากยิ่งกว่านี้!

คำถามที่อาจเกิดขึ้นในการพูดคุยคือคำนิยามของคำว่า "charge." ฉันไม่แน่ใจว่าจะสามารถกำหนดว่า "charge" เป็นพื้นฐานได้อย่างไร แน่นอนว่าเราอาจหารือเรื่องค่าใช้จ่าย "บวก" และ "ค่าลบ" ในแง่การปฏิบัติงาน: เช่นการเรียกเก็บเงินและการเรียกเก็บเงินที่ตรงข้ามดึงดูด แต่นี้ไม่ได้จริงๆบอกเรา ว่า ค่าใช้จ่ายจริงเป็น ข้อพิพาททางปรัชญาเรื่องนี้เป็นเรื่องธรรมดาในวงการวิทยาศาสตร์: เพื่อให้สามารถอธิบายสิ่งที่อยู่ในแง่ของพฤติกรรมของตนได้ แต่ไม่ใช่ลักษณะหรือลักษณะเฉพาะของตน

คำถามที่ 7

อะตอมของอะตอมแตกต่างกันไปตามจำนวนอนุภาคมูลฐานที่อยู่ภายใน กำหนดจำนวนของอนุภาคมูลฐานภายในอะตอมแต่ละประเภทดังต่อไปนี้:

•คาร์บอน
•ไฮโดรเจน
•ฮีเลียม
อลูมิเนียม

คำแนะนำ: ค้นหาองค์ประกอบเหล่านี้บน ตารางธาตุ

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

แต่ละอะตอมของคาร์บอนมีการรับประกันว่ามีโปรตอน 6 ตัว เว้นเสียแต่ว่าอะตอมจะถูกประจุไฟฟ้าจะประกอบด้วยอิเล็กตรอน 6 ตัวเพื่อปรับสมดุลของโปรตอน อะตอมของคาร์บอนส่วนใหญ่มี 6 นิวตรอน แต่บางส่วนอาจมีมากหรือน้อยกว่า 6

แต่ละอะตอมของไฮโดรเจนมีการรับประกันว่ามีโปรตอน 1 ตัว เว้นเสียแต่ว่าอะตอมจะถูกประจุไฟฟ้าจะประกอบด้วยอิเล็กตรอน 1 ตัวเพื่อปรับสมดุลของประจุหนึ่งโปรตอน อะตอมไฮโดรเจนส่วนใหญ่ไม่มีนิวตรอน แต่บางส่วนมีนิวตรอนหนึ่งหรือสองตัว

แต่ละอะตอมของฮีเลียมมีการรับประกันว่ามีโปรตอน 2 ตัว เว้นไว้แต่ว่าอะตอมจะถูกประจุไฟฟ้าจะประกอบด้วยอิเล็กตรอน 2 ตัวเพื่อปรับสมดุลของโปรตอน อะตอมฮีเลียมส่วนใหญ่มี 2 นิวตรอน แต่บางส่วนอาจมีค่ามากกว่าหรือน้อยกว่า 2

อลูมิเนียมแต่ละอะตอมจะมีโปรตอน 13 ตัว เว้นเสียแต่ว่าอะตอมจะถูกประจุไฟฟ้าจะประกอบด้วยอิเล็กตรอน 13 ตัวเพื่อปรับสมดุลของโปรตอน อะลูมิเนียมอะลูมิเนียมส่วนใหญ่มี 14 นิวตรอน แต่บางส่วนอาจมีมากกว่าหรือน้อยกว่า 14

ในขณะที่คุณกำลังค้นคว้าจำนวนอนุภาคภายในอะตอมของอะตอมแต่ละประเภทนี้คุณอาจพบกับคำเหล่านี้: เลขอะตอม และ มวลอะตอม (บางครั้งเรียกว่า อะตอมน้ำหนัก ) เตรียมพร้อมเพื่อหารือเกี่ยวกับความหมายของคำศัพท์ทั้งสองคำนี้

หมายเหตุ:

อย่าลืมถามนักเรียนว่านิยามคำว่า "หมายเลขอะตอม" และ "มวลอะตอม" เป็นอย่างไร

ขอแนะนำให้นักเรียนหาตารางธาตุเพื่อช่วยในการค้นคว้าเกี่ยวกับคำถามนี้ การสั่งซื้อองค์ประกอบในตารางธาตุอาจก่อให้เกิดคำถามเพิ่มเติมบางอย่างเช่น "เหตุใดองค์ประกอบต่างๆที่จัดเรียงไว้เช่นนี้" แผงควบคุมแผ่นงาน - panelheet "default" itemscope>

คำถามที่ 8

"อนุภาคมูลฐาน" สามประเภทที่ประกอบด้วยอะตอมให้พิจารณาว่าชนิดใดมีอิทธิพลต่อสมบัติต่อไปนี้ของธาตุ:

•เอกลักษณ์ทางเคมีของอะตอม (ไม่ว่าจะเป็นอะตอมของ ไนโตรเจน, เหล็ก, เงิน หรือองค์ประกอบอื่น ๆ )
มวลของอะตอม
•ประจุไฟฟ้าของอะตอม
ไม่ว่าจะเป็นกัมมันตภาพรังสี (การสลายตัวของนิวเคลียสเอง)
เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

•อัตลักษณ์ทางเคมีของอะตอม: โปรตอน
มวลของอะตอม: นิวตรอน และ โปรตอน และ อิเล็กตรอน ในระดับน้อยมาก
•ประจุไฟฟ้าของอะตอม: อิเล็กตรอน และ โปรตอน (ไม่ว่าตัวเลขจะเท่ากันหรือไม่)
•ไม่ว่าจะเป็นกัมมันตภาพรังสีหรือ นิวตรอน แม้ว่าบางคนอาจกล่าวได้ว่า โปรตอน ในบางกรณีเนื่องจากไม่มีไอโซโทป "คงที่" (ไม่ใช่สารกัมมันตภาพรังสี) ที่รู้จักกันดีในบางองค์ประกอบข้อมูลประจำตัวของธาตุจะถูกกำหนดโดยเคร่งครัด โปรตอน

หมายเหตุ:

มันไม่เคยหยุดที่จะตรึงใจฉันว่าหลายคุณสมบัติพื้นฐานขององค์ประกอบจะถูกกำหนดโดยจำนวนเต็มง่ายของอนุภาคภายในนิวเคลียสของอะตอมแต่ละ

ในคำตอบนี้ผมแนะนำคำว่า ไอโซโทป ให้นักเรียนค้นคว้าว่าคำนี้หมายความว่าอย่างไร อย่าเพียงแค่บอกพวกเขาเท่านั้น!

คำถามที่ 9

คำภาษากรีกสำหรับ อำพัน (ฟอสซิลเรซิน) เป็น อิเล็กตรอน อธิบายว่านี่เป็นคำอธิบายอนุภาคมูลฝอย (อิเล็กตรอน) บางชนิด

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

เมื่อชิ้นส่วนของสีเหลืองอำพันถูกลูบด้วยผ้าจะมีประจุไฟฟ้าสถิตเกิดขึ้นกับวัตถุทั้งสอง นักทดลองต้นแบบได้กล่าวถึงการดำรงอยู่ของของเหลวที่มองไม่เห็นซึ่งถูกถ่ายโอนระหว่างสีอำพันกับผ้า ต่อมาพบว่าอนุภาค sub-atomic เล็ก ๆ นี้ประกอบด้วย "fluid" และชื่อ อิเล็กตรอน ได้รับมา

หมายเหตุ:

คำถามนี้เป็นโอกาสดีที่จะพูดถึงประวัติความเป็นมาของกระแสไฟฟ้าและความเข้าใจและการเรียนรู้ของพวกเขาได้เปลี่ยนแปลงชีวิตผู้คนเป็นอย่างมาก อย่าลืมถามคำถามเกี่ยวกับเบนจามินแฟรงคลินและการสร้างแบบจำลองของกระแสไฟฟ้าเป็น ของเหลว การค้นพบทางวิทยาศาสตร์มักได้รับความช่วยเหลือจากโมเดล แต่อาจถูกขัดจังหวะด้วยเช่นกัน รูปแบบของแฟรงคลินของไฟฟ้าเป็นของเหลวได้ทำทั้งสองแบบ (สัญกรณ์กระแสไฟฟ้าเทียบกับอิเล็กตรอน)!

คำถาม 10

ความสามารถในการ เก็บประจุไฟฟ้าได้ อย่างไร? ให้ตัวอย่างของวัตถุที่ได้รับการประจุไฟฟ้าและอธิบายวิธีการที่วัตถุมีประจุนั้นอาจทำงานได้

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

สำหรับวัตถุที่จะถูก ประจุไฟฟ้า จะต้องมีส่วนเกินหรือการขาดดุลของอิเล็กตรอนระหว่างอะตอมของมัน

ตัวอย่างทั่วไปของการชาร์จไฟด้วยไฟฟ้าคือถูลูกโป่งน้ำยางขลิบกับเสื้อผ้าขนสัตว์หรือแปรงผมด้วยหวีพลาสติก ผลของค่าไฟฟ้าเหล่านี้เป็นเรื่องง่ายมากที่จะรับรู้!

หมายเหตุ:

คำถามนี้นำไปสู่การอภิปรายเกี่ยวกับทฤษฎีอะตอม กระตุ้นให้นักเรียนของคุณพูดคุยและสำรวจแบบจำลองของอะตอมและวิธีที่พวกเขาใช้อธิบายกระแสไฟฟ้าในแง่ของตำแหน่งและการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน

คำถาม 11

จำนวนอิเล็กตรอนที่มีอยู่ใน ประจุไฟฟ้า หนึ่ง?

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

มีอิเล็กตรอน 6.25 × 10 18 ใน ประจุไฟฟ้า สิ่งนี้จะปรากฏเป็นโดยไม่ต้องใช้สัญกรณ์ทางวิทยาศาสตร์? เขียนตัวเลขเดียวกันโดยใช้คำนำหน้าวัดที่เหมาะสมที่สุด

หมายเหตุ:

การตรวจสอบคณิตศาสตร์นิดหน่อยที่นี่: การใช้สัญกรณ์ทางวิทยาศาสตร์เพื่อแสดงตัวเลขที่มีขนาดใหญ่มาก (หรือเล็กมาก)

คำถาม 12

สิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อวัตถุทั้งสองถูกลูบเข้าด้วยกันและผลลัพธ์ไฟฟ้าสถิต?

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

เมื่อการรวมกันของวัสดุบางอย่างถูกลูบเข้าด้วยกันการถูจะทำหน้าที่ในการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากอะตอมของอะตอมไปสู่อะตอมของอะตอมอื่น ความไม่สมดุลของอิเล็กตรอนนี้ทำให้วัสดุเดิมมี ประจุบวก และมี ประจุ เป็น ลบ

หมายเหตุ:

คำว่า "บวก" และ "ลบ" ดูเหมือนย้อนหลังเมื่อเทียบกับแนวคิดสมัยใหม่ของอิเล็กตรอน อย่าลืมพูดถึงด้านประวัติศาสตร์ของคำศัพท์นี้ (การคาดคะเนของ Benjamin Franklin) และคำจำกัดความของแต่ละบุคคลในภายหลังว่าเป็นค่าลบของอิเล็กตรอน

คำถามที่ 13

มันง่ายมากที่จะ "ชาร์จ" อะตอมไฟฟ้ามากกว่าที่จะเปลี่ยนแปลงตัวตนของสารเคมี (กล่าวคือจากตะกั่วเข้าทอง) สิ่งนี้แสดงให้เห็นถึงความคล่องตัวในการเคลื่อนที่ของอนุภาคมูลฐานภายในอะตอมหรือไม่?

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

อิเล็กตรอนสามารถถอดหรือเพิ่มอะตอมได้ง่ายกว่าโปรตอน เหตุผลนี้ยังเป็นวิธีแก้ปัญหาความขัดแย้งที่ว่าทำไมโปรตอนเกาะกันแน่นในนิวเคลียสของอะตอมแม้จะมีค่าไฟฟ้าเหมือน ๆ กัน

หมายเหตุ:

พูดคุยกับนักเรียนเกี่ยวกับความสำคัญของข้อเท็จจริงนี้ว่าอิเล็กตรอนสามารถเพิ่มหรือนำมาจากอะตอมได้ง่ายเพียงใด แต่โปรตอน (และนิวตรอนสำหรับเรื่องนั้น) มีความแน่นหนาอยู่ภายในอะตอม สิ่งที่อะตอมอาจทำตัวเหมือนถ้าโปรตอนของพวกเขาไม่ได้ถูกผูกมัดอย่างแน่นหนาเท่าที่เป็นอยู่?

เรารู้ว่าเกิดอะไรขึ้นกับอิเล็กตรอนของอะตอมบางตัวเมื่อสารถูกลูบเข้าด้วยกัน สิ่งที่อาจเกิดขึ้นกับสารเหล่านี้ถ้าโปรตอนไม่ได้ถูกผูกมัดกันแน่นหนาเหมือนกัน?

คำถาม 14

อธิบายว่า แรงดันไฟฟ้ากระแสไฟฟ้า และ ความต้านทานไฟฟ้า หมายถึงอะไรโดยใช้คำพูดของคุณเอง

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

แรงดันไฟฟ้า: แรงดัน "ไฟฟ้า" ระหว่างจุดหรือตำแหน่งที่แตกต่างกันสองจุด

กระแส: การไหลของอิเล็กตรอน

ความต้านทาน: ฝ่ายค้านหรือ "แรงเสียดทาน" กับการไหลของอิเล็กตรอน

แรงดันกระแสและความต้านทานเกี่ยวข้องกับกฎของโอห์ม

หมายเหตุ:

แม้ว่าจะเป็นเรื่องง่ายพอที่นักเรียนจะสามารถค้นหาคำจำกัดความของคำเหล่านี้จากการอ้างอิงได้ก็ตาม แต่สิ่งสำคัญคือพวกเขาสามารถโยนคำเหล่านี้เป็นคำพูดของตนเองได้ การจดจำคำนิยามไม่เหมือนกับความเข้าใจจริงๆและหากนักเรียนไม่สามารถอธิบายความหมายของคำศัพท์โดยใช้คำพูดของตนเองได้แล้วพวกเขาก็ไม่เข้าใจอย่างแน่นอน! นอกจากนี้ยังเป็นประโยชน์ในการกระตุ้นให้นักเรียนให้คำตัวอย่างเหล่านี้ในชีวิตจริง

คำถาม 15

อธิบายว่า "ไฟฟ้า" เป็นคำพูดของคุณเอง

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

หากคุณมีปัญหาในการกำหนดคำนิยามสำหรับ "ไฟฟ้า" คำจำกัดความง่ายๆของ "กระแสไฟฟ้า" จะเพียงพอ สิ่งที่ฉันกำลังมองหานี่คือคำอธิบายว่ากระแสไฟฟ้าอาจมีอยู่ภายในวัสดุที่เป็นของแข็งเช่นลวดโลหะ

หมายเหตุ:

คำถามนี้ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะตอบตามที่อาจปรากฏครั้งแรก แน่นอนว่ากระแสไฟฟ้าหมายถึงการไหลของอิเล็กตรอน แต่อิเล็กตรอนจะไหลผ่านวัสดุแข็งเช่นทองแดงได้อย่างไร? อะไรที่ ไหลผ่านวัสดุแข็งสำหรับเรื่องที่?

สาขาวิชาทางวิทยาศาสตร์หลายแห่งท้าทายความคิด "สามัญสำนึก" ของเราเกี่ยวกับความเป็นจริงรวมทั้งลักษณะที่ปรากฏของแข็งบางอย่าง หนึ่งในประเด็นด้านการปลดปล่อยเสรีภาพในการตรวจสอบทางวิทยาศาสตร์คือการปลดปล่อยเราจากข้อ จำกัด ของการรับรู้ความรู้สึกโดยตรง จากการทดลองแบบมีโครงสร้างและความคิดที่เข้มงวดเราสามารถ "มองเห็น" สิ่งที่อาจมองไม่เห็นได้ เราไม่สามารถมองเห็นอิเล็กตรอนด้วยตาของเราได้ แต่เราสามารถตรวจจับการปรากฏตัวของพวกมันด้วยอุปกรณ์พิเศษวัดการเคลื่อนไหวของพวกเขาด้วยการอนุมานจากผลกระทบอื่น ๆ และพิสูจน์ได้ว่าพวกมันมีอยู่จริง

ในเรื่องนี้วิธีการทางวิทยาศาสตร์เป็นเครื่องมือสำหรับการขยายขีดความสามารถของมนุษย์ นักเรียนของคุณจะเริ่มรู้สึกตื่นเต้นในการ "ทำงานกับสิ่งที่มองไม่เห็น" ขณะที่พวกเขาสำรวจไฟฟ้าและวงจรไฟฟ้า เป็นหน้าที่ของคุณในฐานะผู้สอนเพื่อส่งเสริมและกระตุ้นให้เกิดความรู้สึกแปลกใจในการทำงานของนักเรียน

คำถามที่ 16

อะไรคือความแตกต่างระหว่างวัสดุที่ถูกจัดเป็น ตัวนำ เทียบกับที่แบ่งเป็น ฉนวน ไฟฟ้าในคำพูดเหล่านี้?

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

"ตัวนำ" ไฟฟ้านำเสนอทางเดินที่ง่ายของกระแสไฟฟ้าผ่านพวกเขาในขณะที่ "insulators" ไฟฟ้าไม่ได้ ความแตกต่างพื้นฐานระหว่าง "ตัวนำ" ไฟฟ้าและ "ฉนวน" ไฟฟ้าเป็นวิธีที่อิเล็กตรอนได้อย่างง่ายดายอาจล่องลอยห่างจากอะตอมของแต่ละอะตอม

สำหรับภาพประกอบของการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนภายในสารโลหะให้ค้นคว้าคำว่า electron gas และ "Sea of ​​electrons" ในหนังสืออ้างอิงเคมี

หมายเหตุ:

สิ่งสำคัญคือต้องตระหนักว่า "ตัวนำ" ไฟฟ้าและ "ฉนวน" ไม่เหมือนกันกับ "ตัวนำ" และ "ฉนวน" วัสดุที่เป็นตัวฉนวนในทางไฟฟ้าอาจเป็นตัวนำความร้อนที่เป็นธรรม (เจลซิลิโคนบางชนิดที่ใช้เป็น heat- ถ่ายโอนของเหลวสำหรับอ่างความร้อนเช่น) วัสดุที่เป็นตัวนำไฟฟ้าในความรู้สึกอาจเป็นตัวฉนวนที่สมเหตุสมผลในความรู้สึกทางความร้อน (เช่นพลาสติกที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า)

คำถาม 17

ระบุสารหลายชนิดที่เป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีและสารหลายชนิดที่เป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดี

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

เป็นเรื่องง่ายในการวิจัย (และทดสอบ) ว่าสารต่างๆมีทั้งตัวนำหรือฉนวนไฟฟ้าหรือไม่ ฉันออกจากงานนี้ในมือที่มีความสามารถมากของคุณ

หมายเหตุ:

ถ้านักเรียนมีการใช้ multimeters แบบเรียบง่ายพวกเขาอาจทำการทดสอบความเป็นผู้นำในสารต่างๆที่มีอยู่ นี่เป็นกิจกรรมในชั้นเรียนที่สนุกและน่าสนใจ!

คำถาม 18

ในแง่ที่ง่ายที่สุดที่คุณสามารถคิดกำหนดสิ่งที่เป็น วงจร ไฟฟ้า

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

วงจร ไฟฟ้าเป็นเส้นทางที่ต่อเนื่องสำหรับอิเล็กตรอนที่ไหลออกจากแหล่งศักย์ไฟฟ้า (แรงดันไฟฟ้า) และกลับมาอีกครั้ง

หมายเหตุ:

แม้ว่าคำจำกัดความจะง่ายพอที่จะทำการวิจัยและทำซ้ำได้ แต่สิ่งสำคัญคือนักเรียนควรเรียนรู้ที่จะนำแนวคิดเหล่านี้มาใช้เป็นคำพูดของตนเอง การถามนักเรียนเพื่อให้เป็นตัวอย่างของ "วงจร" และ "วงจรที่ไม่ใช่วงจร" เป็นวิธีหนึ่งในการตรวจสอบความเข้าใจของแนวคิดมากกว่าการจำคำศัพท์เพียงอย่างเดียว

คำว่า "วงจร" ในการใช้ภาษาท้องถิ่นมักหมายถึง อะไรที่เกี่ยว กับไฟฟ้า แน่นอนว่านี่ไม่ใช่ความจริงในแง่เทคนิคของคำนี้ นักเรียนจะได้รู้ว่าหลายคำที่พวกเขาเรียนรู้และใช้ในวิชาไฟฟ้าหรืออิเล็กทรอนิกส์เป็นความผิดพลาดในการพูดโดยทั่วไป คำว่า "short" เป็นอีกตัวอย่างหนึ่ง: เทคนิคหมายถึงประเภทของความผิดพลาดของวงจร โดยทั่วไปแม้ว่าผู้คนใช้เพื่ออ้างถึงปัญหาทางไฟฟ้าประเภท ใดก็ตาม

คำถาม 19

อะไรคือความแตกต่างระหว่าง DC และ AC ? ระบุแหล่งที่มาทั่วไปของแต่ละประเภทของกระแสไฟฟ้า

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

DC คือคำย่อที่หมายถึง Direct Current : นั่นคือกระแสไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวเท่านั้น AC คือคำย่อที่หมายถึง กระแส ไฟฟ้าสลับ (alternating current) นั่นคือกระแสไฟฟ้าที่ผกผันทิศทางเป็นระยะ ("alternates")

แบตเตอรี่ไฟฟ้าผลิต DC เช่นเดียวกับเซลล์แสงอาทิตย์ ไมโครโฟนจะสร้างกระแสสลับเมื่อตรวจจับคลื่นเสียง (การสั่นสะเทือนของโมเลกุลอากาศ) มีหลายแหล่งพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงและกระแสไฟฟ้ากระแสตรงอื่น ๆ อีกมากมายที่ฉันได้กล่าวมาแล้ว!

หมายเหตุ:

พูดคุยเกี่ยวกับประวัติความเป็นมาของ AC กับ DC ในระบบไฟฟ้าต้น ในช่วงเริ่มต้นของการใช้พลังงานไฟฟ้าในสหรัฐอเมริกามีการถกเถียงกันอย่างรุนแรงระหว่างการใช้ DC กับ AC โทมัสเอดิสันปกป้อง DC ขณะที่ George Westinghouse และ Nikola Tesla สนับสนุน AC

มันอาจจะคุ้มค่าที่จะกล่าวถึงว่าเกือบทุกพลังงานไฟฟ้าในโลกถูกสร้างขึ้นและกระจายเป็น AC (กระแสสลับ) และไม่ใช่ DC (กล่าวคือ Thomas Edison สูญเสียการต่อสู้ AC / DC!) ขึ้นอยู่กับระดับของชั้นเรียนที่คุณกำลังสอนนี่อาจเป็นหรืออาจจะไม่ใช่ช่วงเวลาที่ดีที่จะอธิบายได้ ว่าทำไม ระบบไฟฟ้าส่วนใหญ่ใช้ AC ไม่ว่าจะด้วยวิธีใดนักเรียนของคุณอาจถามว่าทำไมคุณจึงควรเตรียมพร้อมที่จะตอบคำถามนี้ด้วยวิธีการบางอย่าง (หรือให้รายงานผลการวิจัยของตนเอง!)

คำถามที่ 20

สมมติว่าคุณกำลังสร้างห้องโดยสารที่ห่างไกลจากบริการด้านพลังงานไฟฟ้า แต่คุณต้องการที่จะมีไฟฟ้าจ่ายพลังงานหลอดไฟวิทยุคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ที่มีประโยชน์อื่น ๆ ตรวจสอบอย่างน้อยสามวิธีที่คุณสามารถสร้างกระแสไฟฟ้าเพื่อจัดหาความต้องการพลังงานไฟฟ้าได้ที่ห้องโดยสารนี้

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

มีอุปกรณ์ต่างๆที่สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าสำหรับห้องโดยสารของคุณ:

•เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์
เซลล์แสงอาทิตย์
• Thermopile
•กังหันลม

สำหรับอุปกรณ์เหล่านี้แต่ละหลักการในการดำเนินงานคืออะไรและจะได้รับพลังงานจากที่ใด?

หมายเหตุ:

สำหรับแหล่งพลังงานแต่ละแห่ง "แหล่งพลังงาน" มีแหล่งพลังงานที่เป็นพื้นฐานมากขึ้น คนมักคิดผิดว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นแหล่งพลังงานมหัศจรรย์ซึ่งจริงๆแล้วไม่มีอะไรมากไปกว่าเครื่อง แปลง พลังงาน: เปลี่ยนพลังงานจากรูปแบบหนึ่งไปสู่อีกรูปแบบหนึ่ง

คำถาม 21

ไฟฟ้าที่มาจากอำนาจที่บ้านของคุณหรือโรงเรียนของคุณหรือ streetlights ตามถนนหรือสถานประกอบการธุรกิจจำนวนมากในเมืองของคุณหรือไม่ คุณจะพบว่ามีหลายแหล่งที่มาและประเภทของแหล่งพลังงานไฟฟ้า ในแต่ละกรณีพยายามหาแหล่งพลังงานที่ดีที่สุด

ตัวอย่างเช่นในเขื่อนพลังน้ำไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นเมื่อน้ำล้มหมุนกังหันซึ่งจะเปลี่ยนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไฟฟ้า แต่สิ่งที่ต่อเนื่องไดรฟ์น้ำไปยังตำแหน่ง "ขึ้นเนิน" เพื่อให้กระบวนการเป็นอย่างต่อเนื่อง? แหล่งพลังงานที่ ดีที่สุด ที่ถูกควบคุมโดยเขื่อนคืออะไร?

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

แหล่งพลังงานบางอย่าง:

•เขื่อนไฟฟ้าพลังน้ำ
• โรงไฟฟ้านิวเคลียร์
•โรงไฟฟ้าถ่านหินและน้ำมัน
โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนด้วยก๊าซธรรมชาติ
โรงไฟฟ้าพลังน้ำไม้
•โรงไฟฟ้าพลังความร้อนใต้พิภพ
•โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์
•โรงไฟฟ้าคลื่น / คลื่น
•กังหันลม

หมายเหตุ:

จุดที่ดีที่สุดในการสนทนาคือเกือบทุกแหล่งที่มาของพลังงานมีต้นกำเนิดมาโดยทั่วไป "แหล่งข้อมูล" ที่แตกต่างกันเป็นเพียงการแสดงออกที่แตกต่างกันของแหล่งที่มาเดียวกันอันเดียวกัน (โดยมีข้อยกเว้น!)

คำถาม 22

ให้แบตเตอรี่และหลอดไฟแสดงวิธีที่คุณจะเชื่อมต่ออุปกรณ์ทั้งสองนี้ร่วมกับสายไฟเพื่อกระตุ้นหลอดไฟ:

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

นี่เป็นตัวเลือกที่ง่ายที่สุด แต่ก็ไม่ใช่ตัวเดียว

หมายเหตุ:

คำถามนี้ทำให้นักเรียนมีโอกาสที่ดีในการสนทนาเกี่ยวกับแนวคิดพื้นฐานของวงจร เป็นเรื่องง่ายที่จะสร้างความปลอดภัยและควรจะรวบรวมโดยนักเรียนแต่ละคนในชั้นเรียน นอกจากนี้ยังเน้นว่าวงจรง่ายๆเช่นนี้อาจรวมอยู่ในบ้านเป็นส่วนหนึ่งของส่วน "การวิจัย" ของแผ่นงานได้อย่างไร เพื่อหาคำตอบสำหรับคำถามในเวิร์กชีตไม่ได้หมายความว่าข้อมูลต้องมาจากหนังสือ! กระตุ้นให้เกิดการทดลองเมื่อเงื่อนไขเป็นที่ทราบว่าปลอดภัย

ให้นักเรียนระดมสมองแนวคิดที่สำคัญทั้งหมดที่ได้เรียนรู้ในการทำวงจรง่ายๆนี้ หลักการทั่วไปที่อาจได้มาจากการออกกำลังกายแบบนี้ "แผ่นงานแผ่นงานแผงควบคุม - ค่าเริ่มต้น" itemscope>

คำถาม 23

วาดแผนภาพไฟฟ้าวงจรของวงจรที่แบตเตอรี่ให้พลังงานไฟฟ้ากับหลอดไฟ

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

แผนผังนี้ไม่ได้เป็นเพียงวิธีที่ถูกต้องในการแสดงแบตเตอรี่ที่จ่ายพลังงานให้กับหลอดไฟ:

อนุญาตให้มีการวางแนวส่วนประกอบอื่น ๆ ภายในแผนภาพได้ สิ่งที่สำคัญคือจะต้องเป็นเส้นทางเดียวที่ต่อเนื่องสำหรับกระแสไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ไปยังหลอดไฟและกลับไปที่ขั้วบวกอื่น ๆ ของแบตเตอรี่

หมายเหตุ:

สร้างความประทับใจกับนักเรียนถึงความสำคัญของการเรียนรู้ที่จะ "สื่อสาร" ในภาษาของแผนภาพแบบแผน สัญลักษณ์และอนุสัญญาที่เรียนจากที่นี่มีอยู่ในระดับนานาชาติและไม่ จำกัด เฉพาะการใช้งานในประเทศสหรัฐอเมริกา

คำถามที่ 24

ลวดไฟฟ้าส่วนใหญ่ปกคลุมด้วยยางหรือพลาสติกที่เรียกว่า ฉนวนกันความร้อน วัตถุประสงค์ของการมี "ฉนวนกันความร้อน" นี้ครอบคลุมลวดโลหะ "# 24"> คำตอบเปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

วัตถุประสงค์ของการ ฉนวนกันความร้อนที่ ครอบคลุมส่วนโลหะของสายไฟฟ้าคือการป้องกันการสัมผัสกับตัวนำอื่น ๆ ของกระแสไฟฟ้าโดยไม่ได้ตั้งใจซึ่งอาจทำให้กระแสไฟฟ้าโดยไม่ได้ตั้งใจผ่านตัวนำอื่น ๆ

หมายเหตุ:

ไม่เพียง แต่คำถามนี้เป็นจริงจากมุมมองของการทำความเข้าใจฟังก์ชันวงจร แต่ยังจากมุมมองของความปลอดภัยทางไฟฟ้า ทำไมจึงเป็นเรื่องสำคัญสำหรับสายไฟที่ต้องการหุ้มฉนวน? สายไฟเหนือศีรษะหุ้มฉนวนเหมือนสายไฟที่ใช้ในห้องเรียนหรือไม่? ทำไมหรือทำไมไม่? ก่อนที่เทคโนโลยีพลาสติกสมัยใหม่จะมีการหุ้มฉนวนไฟฟ้าได้อย่างไร?

คำถามที่ 25

ในวันแรก ๆ ของการเดินสายไฟสายไฟที่ใช้เป็นฉนวนหุ้มด้วย ผ้าฝ้าย นี่ไม่ใช่การปฏิบัติที่ยอมรับแล้ว อธิบายว่าทำไม.

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

ฝ้ายเช่นเส้นใยธรรมชาติหลายเป็นฉนวนไฟฟ้า . . จนกว่าจะเปียก!

หมายเหตุ:

คำถามนี้เป็นโอกาสที่จะพูดถึงเรื่องความปลอดภัยทางไฟฟ้าเกี่ยวกับเสื้อผ้า (มักทำจากผ้าฝ้าย) เสื้อผ้าแห้งเสนอฉนวนกันความร้อนให้กับไฟฟ้าเช่นฉนวนกันความร้อนลวดฝ้ายเก่าสไตล์? เสื้อผ้าฝ้ายสามารถเชื่อถือได้เพื่อป้องกันคุณจากแรงดันไฟฟ้าที่เป็นอันตรายหรือไม่?

คำถามที่ 26

แบตเตอรี่, หลอดไฟและความยาวของสายโลหะบางส่วนสามารถใช้เป็น เครื่องทดสอบการนำไฟฟ้า เพื่อทดสอบความสามารถของวัตถุที่แตกต่างกันเพื่อนำไฟฟ้าได้หรือไม่?

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

วงจรต่อไปนี้จะทำหน้าที่เป็นตัวทดสอบความต่อเนื่องที่เรียบง่าย เพียงแค่วางสายเปิดปลายสัมผัสกับวัตถุที่จะทดสอบและหลอดไฟจะระบุว่าวัตถุที่ดำเนินการไฟฟ้าในระดับใด:

หมายเหตุ:

คำถามนี้ไม่เพียง แต่เป็นโอกาสในการแก้ปัญหา แต่จะช่วยให้การทดลองทำได้ง่ายและปลอดภัย กระตุ้นให้นักเรียนสร้างตัวทดสอบการนำไฟฟ้าของตนเองและทดสอบสารต่างๆกับพวกเขา

คำถาม 27

สมมติว่าเรามี สาย ไฟฟ้ายาว ( สาย อ่อนที่มีสายหลายสาย) ที่เราสงสัยว่ามีสายไฟหักอยู่ ออกแบบวงจรทดสอบที่ง่ายซึ่งสามารถใช้ตรวจสอบสายแต่ละสายได้เป็นรายบุคคล

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

หมายเหตุ:

ปัญหาไฟฟ้า / อิเล็กทรอนิกส์ส่วนสำคัญเกิดจากไม่มีอะไรที่ซับซ้อนกว่าการเชื่อมต่อสายหักหรือความผิดพลาดตามความยาวของสายไฟ สายทดสอบสำหรับการหยุดพักสายเป็นแบบฝึกหัดที่เป็นประโยชน์

เทคนิคเดียวกันนี้สามารถใช้กับสาย "แผนที่" จากปลายด้านหนึ่งของสายเคเบิลไปยังสายอื่นได้ในกรณีที่สายไฟไม่ได้มีรหัสสีหรือทำให้สามารถระบุตัวได้

คำถามที่ 28

ใช้เวลานานเท่าใดสำหรับหลอดไฟจะได้รับพลังงานไฟฟ้าเมื่อแบตเตอรี่เชื่อมต่อกับวงจรที่เหลือ "/ / www.beautycrew.com.au/sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00116x01.png" >

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

ประมาณ 11 มิลลิวินาที (0.0107 วินาที)

หมายเหตุ:

การไฟฟ้าเป็นไปอย่างรวดเร็ว: ผลกระทบจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนที่ความเร็วรอบของแสง (186, 000 ไมล์ต่อวินาที) ความเร็วของอิเล็กตรอนเฉลี่ยที่เกิดขึ้นจริงในทางกลับกันมากช้ามาก การเปรียบเทียบความสะดวกที่ฉันใช้เพื่อแสดงให้เห็นว่าอิเล็กตรอนอาจเคลื่อนที่ช้าลง แต่มีผลอย่างรวดเร็วว่าเป็นระบบไฮดรอลิกลูปปิด เมื่อวาล์วเปิดอยู่การเคลื่อนที่ของของเหลวในระบบจะเกิดขึ้นทันที (ความเคลื่อนไหวเกิดขึ้นที่ความเร็วของเสียงผ่านของเหลว - เร็วมาก!) แต่ความเร็วที่แท้จริงของการเคลื่อนที่ของของไหลจะช้าลงมาก

บังเอิญสัญลักษณ์ double-chevron ระบุคู่เชื่อมต่อไฟฟ้า (ปลั๊กและแจ็คเพศชายและหญิง)

คำถาม 29

ลวดเหล็กขนาด 22 นิ้วมีความยาวสามฟุตมีอิเล็กตรอน "free" 28.96 × 10 21 อยู่ภายในระดับเสียง สมมติว่าสายนี้วางอยู่ในวงจรไฟฟ้าที่มีกระแสไฟฟ้าเท่ากับ 6.25 × 10 18 อิเล็กตรอนต่อวินาที นั่นคือถ้าคุณสามารถเลือกจุดตามแนวยาวของเส้นลวดนี้และสามารถนับอิเล็กตรอนขณะลอยตามจุดนั้นได้คุณจะนับอิเล็กตรอนจำนวน 6, 250, 000, 000, 000, 000, 000 ที่ผ่านไปในแต่ละวินาที (นี่คืออัตราที่เหมาะสมสำหรับกระแสไฟฟ้าในสายขนาดนี้)

คำนวณความเร็วเฉลี่ยของอิเล็กตรอนผ่านสายนี้

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

ความเร็วเฉลี่ยของอิเล็กตรอน = 0.000647 ฟุตต่อวินาทีหรือ 6.47 × 10 -4 ฟุต / วินาที ความเร็วนี้ช้ามาก: มีเพียง 0.00777 นิ้วต่อวินาทีหรือ 0.197 มิลลิเมตรต่อวินาที!

หมายเหตุ:

แม้จะมีความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วของ ผลกระทบ ของการเคลื่อนไหวของอิเล็กตรอนตลอดวงจร (เช่นประมาณความเร็วของแสง) ความเร็วของอิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นจริงจะช้ามากเมื่อเปรียบเทียบ

ตัวเลขฐานในการคำนวณมีดังนี้

•จำนวนอิเล็กตรอนอิสระต่อลูกบาศก์เมตรของโลหะ (ตัวอย่างจากฉบับที่ 15, 1983, เล่ม 6, หน้า 551) = 10 29 อิเล็กตรอนต่อตารางเมตร ไม่ระบุประเภทโลหะ
•สายวัด 22 เส้นมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.025 นิ้ว

คำถามเช่นนี้อาจเป็นเรื่องที่ท้าทายสำหรับนักเรียนที่ไม่มีพื้นฐานทางคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์ หนึ่งกลยุทธ์การแก้ปัญหาฉันได้พบว่ามีประโยชน์มากคือการลดความซับซ้อนของเงื่อนไขของปัญหาจนโซลูชันกลายเป็นที่เห็นได้ชัดจากนั้นใช้ตัวอย่างแบบง่าย ๆ เพื่อสร้างรูปแบบ (สมการ) สำหรับการแก้ปัญหาให้ กับ พารามิเตอร์เริ่มต้น ยกตัวอย่างเช่นสิ่งที่จะเป็นค่าเฉลี่ยของความเร็วอิเล็กตรอนถ้าปัจจุบันมีอิเล็กตรอน 28.96 × 10 21 ต่อวินาทีตัวเลขเดียวกับจำนวนอิเล็กตรอนอิสระที่อาศัยอยู่ในสาย? เห็นได้ชัดว่าความเร็วในการไหลคือความยาวของสายต่อหนึ่งวินาทีหรือ 3 ฟุตต่อวินาที ตอนนี้ปรับเปลี่ยนอัตราปัจจุบันเพื่อให้เป็นสิ่งที่ใกล้ชิดกับปัญหาที่ระบุไว้ในปัญหา (6.25 × 10 18 ) แต่ยังง่ายพอที่จะคำนวณทางด้านจิตใจ พูดได้ครึ่งหนึ่งของอัตราแรก: 14.48 × 10 21 อิเล็กตรอนต่อวินาที เห็นได้ชัดว่ามีอัตราการไหลครึ่งหนึ่งเท่ากันความเร็วจะเท่ากับครึ่งหนึ่ง: 1.5 ฟุตต่อวินาทีแทน 3 ฟุตต่อวินาที ไม่กี่ซ้ำของเทคนิคนี้ควรเปิดเผยรูปแบบสำหรับการแก้ปัญหา:

v = 3 ผม


Q

ที่ไหน

v = ความเร็วของอิเล็กตรอนเฉลี่ย (ฟุตต่อวินาที)

I = กระแสไฟฟ้า (อิเล็กตรอนต่อวินาที)

Q = จำนวนอิเล็กตรอนที่มีอยู่ในสายไฟ

นอกจากนี้ยังเป็นประโยชน์มากที่นักเรียนมีความรู้จะสาธิตเทคนิคการแก้ปัญหาของพวกเขาในชั้นเรียนเพื่อให้คนอื่น ๆ สามารถเรียนรู้วิธีการแก้ปัญหาใหม่ ๆ

คำถามที่ 30

สัญลักษณ์ที่มีเครื่องหมายคำถามข้างๆหมายถึงอะไร? ในวงจรที่แสดงให้เห็นว่าหลอดไฟจะมีพลังงานหรือไม่?

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

สัญลักษณ์เหล่านี้เป็นสัญลักษณ์ พื้นดิน และสามารถอ้างถึงการเชื่อมต่อกับตัวนำทั่วไป (เช่นตัวถังโลหะของรถยนต์หรือแผงวงจร) หรือแผ่นดินที่แท้จริง (โดยปกติจะผ่านแท่งโลหะที่ขับเคลื่อนด้วยสิ่งสกปรก)

หมายเหตุ:

สอบถามนักเรียนเกี่ยวกับความเป็นสัมพัทธ์ของตัวนำโลหะกับสิ่งสกปรก (ดิน) เป็นทางเดินที่เกิดขึ้นในปัจจุบันโดยโครงสร้างตัวถังโลหะสองอันเทียบเท่ากับทางเดินปัจจุบันซึ่งเกิดจากพื้นผิวโลกสองส่วน "แผงชีทชีท panelpanel แผงเริ่มต้น" itemscope>

คำถาม 31

แสดงที่นี่เป็นตัวแทนที่เรียบง่ายของโรงไฟฟ้าและบ้านที่มีแหล่งที่มาของการผลิตไฟฟ้าที่แสดงเป็นแบตเตอรี่และ "โหลด" ไฟฟ้าเท่านั้นในบ้านเป็นหลอดไฟเดียว:

ทำไมทุกคนต้องใช้สายไฟสองเส้นเพื่อนำกระแสไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าไปที่บ้านดังที่แสดงไว้เมื่อพวกเขาสามารถใช้ลวดและคู่เชื่อมต่อ พื้นดินได้ เช่นนี้ "// www.beautycrew.com.au//sub allaboutcircuits.com/images/quiz/00075x02.png ">

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

นี่ไม่ใช่วิธีแก้ปัญหาในทางปฏิบัติแม้ว่าจะต้องการเพียงครึ่งหนึ่งของจำนวนสายที่จะแจกจ่ายพลังงานไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าไปยังบ้านแต่ละหลัง! เหตุผลนี้ไม่ได้เป็นจริงเพราะดิน (สิ่งสกปรก) ไม่ได้เป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีพอ สายไฟที่ทำจากโลหะทำให้ไฟฟ้ามีประสิทธิภาพมากขึ้นซึ่งส่งผลให้มีการจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับผู้ใช้ปลายทาง

หมายเหตุ:

กล่าวถึงข้อเท็จจริงที่ว่าแม้ว่าดิน (สิ่งสกปรก) เป็นตัวนำไฟฟ้าที่ไม่ดี แต่ก็อาจยังคงสามารถดำเนินการในระดับที่เป็นอันตรายต่อร่างกายมนุษย์ได้! ปริมาณของกระแสไฟฟ้าที่จำเป็นในการทำให้หลอดไฟในครัวเรือนสว่างขึ้นโดยปกติแล้วจะมีค่าเกินกว่าที่จะเป็นอันตรายต่อร่างกายมนุษย์

คำถามที่ 32

สิ่งที่แน่นอนคือ ลัดวงจร ? ถ้าวงจรไฟฟ้า ลัดวงจร แตกต่างจากวงจร เปิด ?

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

วงจรลัด คือวงจรที่มีความต้านทานน้อยมากอนุญาตให้มีกระแสไฟฟ้าเป็นจำนวนมาก ถ้าวงจรกลายเป็น shorted หมายความว่าเส้นทางสำหรับปัจจุบันที่มีความต้านทานมากได้รับ bypassed โดยเส้นทางที่มีความต้านทานเล็กน้อย (เกือบเป็นศูนย์)

ตรงกันข้าม วงจรเปิด เป็น วงจร ที่ป้องกันไม่ให้กระแสใด ๆ ไหลผ่านได้

หมายเหตุ:

พูดคุยกับนักเรียนเกี่ยวกับอันตรายที่อาจเกิดขึ้นจากการลัดวงจร จากนั้นจะเห็นได้ชัดว่าทำไม "ลัดวงจร" เป็นสิ่งที่ไม่ดี ถามนักเรียนว่าพวกเขาสามารถนึกถึงสถานการณ์จริงที่อาจนำไปสู่การลัดวงจรได้หรือไม่

ฉันได้สังเกตเห็นการสอนอิเล็กทรอนิกส์หลายปีว่าคำว่า "สั้น" หรือ "ลัดวงจร" มักใช้โดยนักเรียนใหม่เป็นป้ายกำกับประเภททั่วไปสำหรับความผิดพลาดของวงจรประเภท ใด มากกว่าเงื่อนไขเฉพาะที่อธิบายไว้ นี่เป็นนิสัยที่ต้องได้รับการแก้ไขหากนักเรียนสื่อสารอย่างชาญฉลาดกับผู้อื่นในวิชาชีพ กล่าวได้ว่าส่วนประกอบ "shorted" หมายถึงสิ่งที่ชัดเจนมาก: ไม่ใช่คำทั่วไปสำหรับความผิดพลาดของวงจรประเภทใด ๆ

คำถาม 33

สิ่งที่จะต้องเกิดขึ้นในวงจรนี้เพื่อให้กลายเป็น shorted ? กล่าวอีกนัยหนึ่งกำหนดวิธีการสร้าง วงจรลัด โดยใช้ส่วนประกอบที่แสดงไว้ที่นี่:

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

หมายเหตุ:

ในชีวิตจริงแน่นอนวงจรลัดมักเป็นสิ่งที่ควรหลีกเลี่ยง พูดคุยกับนักเรียนของคุณ ว่าทำไม วงจรสั้นโดยทั่วไปไม่เป็นที่พึงปรารถนาและสิ่งที่ฉนวนลวดบทบาทในการป้องกันพวกเขา

คำถามที่ 34

เมื่อฟ้าผ่าตีเข็มเข็มทิศเข็มทิศแม่เหล็กใกล้ ๆ อาจถูกมองว่าเป็นหยักในการตอบสนองต่อการปล่อยกระแสไฟฟ้า ไม่มีผลโก่งเข็มเข็มทิศในระหว่างการสะสมประจุไฟฟ้าสถิตก่อนหน้าสลักเกลียว แต่ต้องใช้เฉพาะเมื่อสลักเกลียวจริง ปรากฏการณ์นี้บ่งชี้อะไรเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้ากระแสและแรงแม่เหล็ก "# 34"> เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

การปรากฏตัวของกระแสไฟฟ้าจะทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก แต่การต่ออยู่ของแรงดันไฟฟ้าจะไม่เกิดขึ้น สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับภูมิหลังทางประวัติศาสตร์ของการค้นคว้าทางวิทยาศาสตร์นี้การค้นคว้าวิจัยของ Hans Christian Oersted ในช่วงต้นทศวรรษที่ 1820

หมายเหตุ:

การค้นพบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไม่ใช่เรื่องของการปฏิวัติในเวลาของ Oersted เป็นการปูทางสำหรับการพัฒนามอเตอร์ไฟฟ้าและอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีประโยชน์อื่น ๆ

คำถามที่ 35

เช่นเดียวกับไฟฟ้าอาจถูกควบคุมเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กแรงแม่เหล็กอาจถูกควบคุมเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า กระบวนการหลังนี้เรียกว่า การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ออกแบบการทดลองง่ายๆเพื่อสำรวจปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

บางทีวิธีที่ง่ายที่สุดในการแสดงการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าคือการสร้างวงจรง่ายๆที่เกิดขึ้นจากขดลวดและเครื่องวัดไฟฟ้าที่มีความละเอียดอ่อน (ต้องใช้เครื่องวัดแบบดิจิตอลสำหรับการทดสอบนี้) จากนั้นจึงย้ายแม่เหล็กผ่านขดลวด คุณควรสังเกตความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างตำแหน่งของแม่เหล็กที่สัมพันธ์กับขดลวดเมื่อเวลาผ่านไปและจำนวนแรงดันหรือกระแสที่ระบุโดยมิเตอร์

หมายเหตุ:

นักเรียนจำนวนมากไม่ถูกต้องถือว่าการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าอาจเกิดขึ้นในที่ที่มีสนามแม่เหล็ก สถิต นี่ไม่เป็นความจริง. การตั้งค่าการทดสอบแบบง่ายๆที่อธิบายไว้ในส่วน "คำตอบ" สำหรับคำถามนี้เพียงพอที่จะช่วยขจัดปัญหาดังกล่าวและเพื่อให้เข้าใจถึงหลักการเหล่านี้ของนักเรียน อนึ่งกิจกรรมนี้เป็นวิธีที่ดีในการทำให้นักเรียนเริ่มคิดในแง่แคลคูลัส: เกี่ยวกับตัวแปรหนึ่งกับ อัตราการเปลี่ยนแปลงตามเวลา ของตัวแปรอื่น

คำถาม 36

ลำโพงเสียงขนาดใหญ่สามารถแสดงถึงหลักการของ แม่เหล็กไฟฟ้า และการ เหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า อธิบายวิธีการนี้อาจทำได้

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

ฉันจะไม่บอกวิธีตั้งค่าหรือทำการทดสอบ แต่ฉันจะแสดงภาพประกอบของลำโพงเสียงทั่วไป:

"ขดลวดเสียง" ติดอยู่กับกรวยลำโพงแบบยืดหยุ่นและมีอิสระที่จะเคลื่อนไปตามแกนยาวของแม่เหล็ก แม่เหล็กติดนิ่งอยู่โดยยึดกับโครงโลหะของลำโพงโดยแน่นหนาและอยู่ตรงกลางของขดลวดเสียง

การทดลองนี้น่าประทับใจมากที่สุดเมื่อใช้ลำโพงที่มีขนาดใหญ่ (เช่น "วูฟเฟอร์")

คำถามติดตามผล: ระบุประเด็นที่เป็นไปได้ในเรื่องของความล้มเหลวของลำโพงซึ่งจะทำให้ไม่สามารถใช้งานได้อย่างถูกต้อง

หมายเหตุ:

เนื่องจากทุกคนไม่ได้เข้าร่วมลำโพงขนาดใหญ่สำหรับการทดลองชนิดนี้อาจช่วยให้ลำโพงวูฟเฟอร์ "ลำโพงวูฟเฟอร์" หนึ่งหรือสองตัวอยู่ในห้องเรียนเพื่อให้นักเรียนได้ทดลองใช้งานในช่วงการอภิปรายนี้ เมื่อใดก็ตามที่คุณสามารถกระตุ้นให้นักเรียนตั้งค่าการทดลองอย่างกะทันหันในชั้นเรียนเพื่อจุดประสงค์ในการสำรวจหลักการพื้นฐานก็เป็นสิ่งที่ดี

คำถาม 37

คุณคิดว่าจะเกิดอะไรขึ้นถ้ามีคนแตะเบา ๆ กรวยของลำโพงเหล่านี้ "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00080x01.png">

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

ทดลองใช้ตัวเองด้วยการใช้สายยาวเพื่อแยกลำโพงสองตัวออกจากกันโดยระยะทางที่สำคัญ ฟังและสัมผัสลำโพงที่ปลายของคุณขณะที่คนอื่นแตะลำโพงตัวอื่น

หมายเหตุ:

การทดลองนี้ไม่เพียง แต่แสดงให้เห็นถึงหลักการแบบคู่ขนานของแม่เหล็กไฟฟ้าและการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า แต่ยังแสดงให้เห็นถึงวิธีการที่ง่ายในการตั้งค่าระบบโทรศัพท์ระบบเสียงที่ใช้เสียงง่ายๆ

ขอแนะนำให้ใช้ลำโพงคู่วูฟเฟอร์ที่มีอยู่ในห้องเรียนสำหรับการทดสอบนี้รวมทั้งสายเคเบิลคู่ที่มีความยาวเป็นพิเศษ (ชิ้นส่วนของสายไฟต่อรุ่นเก่าทำงานได้ดีสำหรับวัตถุประสงค์นี้ด้วยสายจระเข้สะเทินน้ำสะเทินบก) คลิป "จัมเปอร์" สายเพื่อให้การเชื่อมต่อ)

คำถาม 38

สมมติว่าใครบางคนแสดงกลไกมอเตอร์ไฟฟ้ากับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจากนั้นนำอุปกรณ์ไฟฟ้าทั้งสองเครื่องมารวมกันด้วยความพยายามเพื่อให้เครื่องเคลื่อนไหวตลอดเวลา:

เหตุใดการชุมนุมนี้จึงไม่หมุนไปเรื่อย ๆ เมื่อเริ่มต้น "# 38"> เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

การทำงานนี้ไม่ได้ผลเนื่องจากทั้งมอเตอร์หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่มีประสิทธิภาพ 100%

หมายเหตุ:

คำตอบที่ง่ายสำหรับคำถามนี้คือ "กฎหมายว่าด้วยการอนุรักษ์พลังงาน (หรือกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์) ห้าม" แต่การอ้างถึง "กฏหมาย" ดังกล่าวไม่ได้อธิบาย ว่าเหตุใด เครื่องมือเคลื่อนที่ตลอดกาลถึงวาระที่จะล้มเหลว เป็นสิ่งสำคัญสำหรับนักเรียนที่จะตระหนักว่าความเป็นจริงไม่ได้ ผูกพัน กับ "นักวิทยาศาสตร์" ทางกายภาพที่นักวิทยาศาสตร์ตั้งไว้ ค่อนข้างสิ่งที่เราเรียกว่า "กฏหมาย" เป็นเพียง คำอธิบายเกี่ยว กับความเป็นปกติที่เห็นในธรรมชาติเท่านั้น สิ่งสำคัญคือต้องให้ความสำคัญกับการคิดเชิงวิพากษ์ในคำถามแบบนี้เพราะมันไม่มีทางที่จะเป็นผู้ใหญ่ในทางสติปัญญาในการปฏิเสธความเป็นไปได้ของเหตุการณ์ที่เกิดจากการยึดมั่นกับหลักธรรมอย่างถูกต้องตามกฏหมายมากกว่าการเชื่ออย่างไร้เดียงสาว่าอะไรเป็นไปได้

  • ←แผ่นงานก่อนหน้า

  • ดัชนี Worksheets

  • แผ่นงานถัดไป→