Circuit Science Projects

Have you ever wondered about the difference between batteries and electricity from wall outlets, or how to make a circuit?

You’ll learn about electrons and electrical current, batteries, circuits, and more on this page!

Circuit Science Projects

Build a Circuit

How to make a circuit? A circuit is a path that electricity flows along. It starts at a power source, like a battery, and flows through a wire to a light bulb or other object and back to other side of the power source. You can build your own circuit and see how it works with this project!

What You Need:

• Small light bulb (or a flashlight bulb)
• 2 batteries (with the correct voltage for your light bulb)
• 2 alligator clip wires or aluminum foil*
• Paper clips
• Electrical tape (Scotch®tape also works)
• Bulb holder (optional)
• Battery holders (optional**)

*To use foil instead of wires, nastříhejte 2 proužky, každý o délce 6″ a šířce 3″. Každý z nich pevně přehněte podél dlouhého okraje, aby vznikl tenký proužek)
**Chcete-li místo držáků baterií použít kancelářské sponky, přilepte ke každému konci baterie jeden konec kancelářské sponky pomocí tenkých proužků pásky. Poté připojte dráty k papírovým sponkám.

Část 1 – Vytvoření obvodu:

1. Připojte jeden konec každého drátu ke šroubům na základně držáku žárovky. (Pokud používáte fólii, požádejte někoho dospělého, aby vám pomohl odšroubovat každý šroubek natolik, aby se pod něj vešel proužek fólie)
2. Připojte volný konec jednoho drátu k zápornému („-„) konci jedné baterie. Stane se něco?
3. Připojte volný konec druhého drátu ke kladnému („+“) konci baterie. Co se nyní stane?

Část 2 – Přidání napájení

1. Odpojte baterii od obvodu. Postavte jednu baterii tak, aby konec „+“ směřoval nahoru, a vedle ní postavte druhou baterii tak, aby plochý konec „-“ směřoval nahoru. Kolem středu baterií nalepte pásku, aby držely pohromadě.
2. Přes baterie položte kancelářskou sponku tak, aby spojovala konec „+“ jedné baterie s koncem „-“ druhé. Sponku přilepte na místo úzkým kouskem pásky (nepřilepujte ji přes kovové konce baterií).
3. Baterie otočte a na každou z nich přilepte jeden konec sponky. Nyní můžete ke každé kancelářské sponce připojit jeden drát. (Na spodní straně sady baterií by měla být pouze jedna kancelářská sponka – nepřipojujte k ní žádný drátek)
4. Připojte volné konce drátků k žárovce.

(Poznámka: Místo kroků 1-3 můžete použít dvě baterie v držácích baterií a propojit je jedním drátkem.)

Co se stalo:

V první části jste se naučili, jak vytvořit obvod s baterií k rozsvícení žárovky.

Baterie dodávají elektrickou energii. Když jsou správně zapojené, mohou „napájet“ různé věci, například baterku, budík, rádio… dokonce i robota!

Proč se žárovka nerozsvítila, když jsi ji připojil k jednomu konci baterie pomocí drátu?

Elektřina z baterie musí vytékat jedním koncem (záporným neboli „-“ koncem) a vracet se zpět kladným („+“) koncem, aby fungovala.

To, co jste vytvořili s baterií, drátem a žárovkou v kroku 3, se nazývá otevřený obvod.

Aby začala proudit elektřina, potřebujete uzavřený obvod. Elektřinu způsobují malé částice se záporným nábojem, kterým se říká elektrony.

Když je obvod úplný neboli uzavřený, mohou elektrony proudit z jednoho konce baterie po celém obvodu, přes dráty až na druhý konec baterie. Po své cestě přenese elektrony k elektrickým předmětům, které jsou k ní připojeny – například k žárovce – a zprovozní je!

V druhé části jste přidali další baterii. Díky tomu měla žárovka svítit jasněji, protože dvě baterie dohromady mohou dodávat více elektřiny než jen jedna!

Svorka na papír přes spodní část baterie umožnila proudění elektřiny mezi bateriemi, čímž se tok elektronů posílil.

Vidíte, jak fungují uzavřené a otevřené obvody, které umožňují nebo zastavují proudění elektřiny?

Izulátor nebo vodič?

Materiály, kterými může proudit elektřina, se nazývají vodiče. Materiály, které průtoku elektřiny brání, se nazývají izolátory.

Pomocí obvodu, který jste vytvořili v minulém projektu, můžete vyzkoušet, které věci ve vašem domě jsou vodiče a které izolátory!

Co budete potřebovat:

• Obvod se žárovkou & 2 baterie
• Další drát s aligátorovou sponou (nebo drát z hliníkové fólie*)
• Předměty k testování (z kovu, skla, papíru, dřeva a plastu)
• Pracovní list (nepovinný)

Co budete dělat:

1. Odpojte jeden z vodičů od akumulátoru. Připojte jeden konec nového vodiče k baterii. Měli byste mít dva vodiče s volnými konci (mezi žárovkou a bateriovým blokem).
2. Vytvořili jste otevřený obvod a žárovka by neměla svítit. Dále budete zkoušet předměty, zda jsou vodiči nebo izolátory. Pokud je předmět vodičem, žárovka se rozsvítí. Pokud se jedná o izolant, nebude svítit. U každého předmětu odhadněte, zda podle vás každý předmět uzavře obvod a rozsvítí žárovku, nebo ne.
3. Připojte konce volných vodičů k předmětu a sledujte, co se stane. Některé předměty, které můžete vyzkoušet, jsou kancelářská sponka, nůžky (vyzkoušejte čepele a rukojeti zvlášť), sklenička, plastová miska, dřevěný blok, vaše oblíbená hračka nebo cokoli jiného, co vás napadne.

Co se stalo:

Předtím, než vyzkoušíte každý předmět, odhadněte, zda se díky němu žárovka rozsvítí, nebo ne. Pokud ano, je předmět, kterého se dotýkáte dráty, vodičem.

Žárovka se rozsvítí, protože vodič uzavře, neboli uzavře, obvod a elektřina může proudit z baterie do žárovky a zpět do baterie! Pokud se žárovka nerozsvítí, je předmět izolantem a zastavuje tok elektřiny, stejně jako to dělá otevřený obvod.

Když jste nastavili obvod v kroku 1, byl to otevřený obvod. Elektrony nemohly proudit po celém obvodu, protože dva z vodičů se nedotýkaly. Elektrony byly přerušeny.

Když jste mezi dva dráty umístili předmět z kovu, kov obvod uzavřel neboli doplnil – elektrony mohly proudit přes kovový předmět a dostat se z jednoho drátu na druhý! Předměty, které obvod uzavřely, způsobily, že se žárovka rozsvítila. Tyto předměty jsou vodiče. Vedou elektřinu.

Většina ostatních materiálů, jako je plast, dřevo a sklo, jsou izolátory. Izolátor v otevřeném obvodu obvod nedokončí, protože jím nemohou proudit elektrony! Žárovka se nerozsvítila, když jste mezi dráty vložili izolátor.

Pokud používáte dráty nebo krokosvorky, dobře si je prohlédněte. Uvnitř jsou vyrobeny z kovu, ale zvenku mají plast. Kov je dobrý vodič. Plast je dobrý izolant. Plast obalený kolem drátu pomáhá udržovat tok elektronů podél kovového drátu tím, že blokuje jejich přenos na jiný předmět vně drátů.

Výuka o obvodech

Co je to elektřina?“

Vše kolem vás se skládá z malých částic, kterým se říká atomy.

Atomy mají v sobě ještě menší částice, kterým se říká elektrony. Elektrony mají vždy záporný náboj.

Když se elektrony pohybují, vytvářejí elektřinu!

Elektřina je pohyb nebo tok elektronů z jednoho atomu do druhého. Nebojte se, pokud se vám to zdá složité. Je to tak!

Elektrony se nazývají subatomární částice, což znamená, že to, co dělají, se odehrává uvnitř atomů, takže je to docela složitá věda.

Pamatujete si, že jste se učili o magnetech? Mají kladný a záporný náboj a opačné náboje (+“ a „-„) se navzájem přitahují. No a u elektrických nábojů je to stejné. Záporně nabité elektrony se snaží spojit s kladnými náboji v jiných objektech.

Jak se elektrony pohybují od jednoho atomu k druhému?

Plavou kolem svých atomů, dokud nedostanou dostatek elektrické energie, aby byly postrčeny.

Energie, která je nutí k pohybu, pochází ze zdroje energie, jako je baterie nebo elektrická zásuvka.

Funguje to zhruba stejně, jako když voda protéká hadicí, když otočíte kohoutkem.

Když zapnete vypínač nebo zapojíte spotřebič, elektrony protékají dráty a vycházejí ven jako elektřina, které někdy říkáme „energie“.

Jistě víte, že některé elektronické předměty používají baterie a některé lze zapojit do zásuvky.

Jaký je mezi nimi rozdíl? Elektřina, která vychází ze zásuvek ve vaší domácnosti, je velmi silná – proudí v ní spousta elektronů s velkým množstvím energie.

Jmenuje se střídavý proud neboli AC. Elektrony ve střídavém proudu se pohybují tam a zpět velmi rychle (tak rychle, jak se může pohybovat světlo) po drátech dlouhých stovky kilometrů z velkých elektráren do zásuvek zabudovaných ve zdech domů a budov.

Protože je střídavý proud tak silný, může být také velmi nebezpečný. Nikdy byste se neměli dotýkat elektrického vedení nebo strkat prsty či jiné předměty než elektrické zástrčky do zásuvek. Ze silného proudu protékajícího dráty a zásuvkami můžete dostat velký šok, který vám může ublížit.

Baterie poskytují mnohem méně silnou formu elektřiny, která se nazývá stejnosměrný proud neboli DC. Při stejnosměrném proudu se elektrony pohybují pouze jedním směrem – od záporného (-) konce nebo pólu ke kladnému (+) pólu, přes baterii a zpět ven opět koncem „-„.

Proud tekoucí vodiči připojenými k bateriím je mnohem bezpečnější než proud střídavý.

Je také velmi užitečný pro napájení malých věcí, jako jsou mobilní telefony, rádia, hodiny, hračky a další.

Vše o obvodech

Obvod je cesta, po které proudí elektrický proud. Pokud je tato cesta přerušena, nazývá se otevřený obvod a elektrony nemohou proudit po celé své délce. Pokud je obvod úplný, jedná se o uzavřený obvod a elektrony mohou proudit po celém obvodu z jednoho konce zdroje energie (například baterie) přes vodič na druhý konec zdroje energie. V obvodu baterie musí být kladný a záporný konec baterie propojen obvodem, aby bylo možné sdílet elektrony se žárovkou nebo jiným předmětem připojeným k obvodu.

Spínač je něco, co umožňuje otevírat a zavírat obvod. Pokud zapnete vypínač světla v domě, uzavíráte nebo dokončujete obvod. Uvnitř zdi spínač uzavře obvod a elektřina proudí do světla. Když vypínač vypnete, obvod se rozpojí (nyní se jedná o otevřený obvod), elektrony přestanou proudit a světlo zhasne.

Záporně nabité elektrony, o kterých jsme hovořili výše, nemohou „přeskakovat“, aby se spojily s kladnými náboji – mohou se pouze pohybovat od jednoho atomu k druhému. Proto musí být obvody kompletní, aby fungovaly.

Život bez elektřiny

Vypadl někdy v místě vašeho bydliště elektrický proud?

Někdy může silný vítr a bouře shodit elektrické vedení (vysoké sloupy držící silné dráty, kterými proudí elektřina) a přerušit tak tok elektřiny.

Když se to stane, elektrony přestanou proudit a nemohou se dostat tam, kam měly namířeno. Když do vašeho domu neproudí elektřina, nebude fungovat žádné světlo ani zásuvky!

Jestliže je venku tma, bude tma i uvnitř.

Počítače, telefony, mikrovlnné trouby, rádia a další věci, které musí být zapojeny do sítě, aby fungovaly, přestanou fungovat.

Pokud jste již někdy přišli o elektřinu, můžete popsat, jaké to bylo?

Dělali jste něco, co se přerušilo?

Museli jste používat svíčky, abyste viděli?

Pokud jste nikdy předtím nezažili výpadek proudu, zkuste se zamyslet nad všemi věcmi, které každý den děláte a které vyžadují elektřinu.

Jak by se změnil váš den, kdybyste neměli elektřinu? Existují věci, které byste místo toho mohli používat a které jsou napájeny bateriemi?

• Podívejte se na tuto přírodovědnou lekci, kde se dozvíte více o energii a různých druzích elektřiny.

Vědecká slova

Elektrony – malé částice uvnitř atomů, které mají vždy záporný náboj. Právě ony způsobují vznik elektřiny.

Proud- proudící elektrony, které vytvářejí elektřinu.

Otevřený obvod- přerušená cesta, po které elektrony nemohou proudit.