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, vágjon 2 darab 6″ hosszú és 3″ széles csíkot. Mindegyiket szorosan hajtsa össze a hosszú széle mentén, hogy vékony csíkot kapjon)
**Az elemtartók helyett papírkapcsok használatához ragassza egy-egy papírkapocs egyik végét vékony szalagcsíkokkal az elem mindkét végére. Ezután csatlakoztasd a vezetékeket a gemkapcsokhoz.
1. rész – Az áramkör készítése:
- Kössük minden vezeték egyik végét az izzótartó alján lévő csavarokhoz. (Ha fóliát használsz, kérj meg egy felnőttet, hogy segítsen kicsavarni minden egyes csavart annyira, hogy egy fóliacsík férjen alá)
- Az egyik vezeték szabad végét csatlakoztasd az egyik elem negatív (“-“) végéhez. Történik valami?
- A másik vezeték szabad végét csatlakoztassa az akkumulátor pozitív (“+”) végéhez. Most mi történik?
2. rész – Teljesítmény hozzáadása
- Vonja le az akkumulátort az áramköréről. Állítsd az egyik akkumulátort úgy, hogy a “+” vége felfelé mutasson, majd állítsd mellé a másik akkumulátort úgy, hogy a lapos “-” vége felfelé mutasson. Az elemek közepe körül ragasztószalaggal tartsa össze őket.
- Tegyen egy gemkapcsot az elemek közé úgy, hogy az egyiknek a “+” végét a másiknak a “-” végéhez kösse. Ragassza a gemkapcsot egy keskeny szalaggal a helyére (ne ragassza át a fém elemvégeket).
- Fordítsa meg az elemeket, és ragassza a gemkapocs egyik végét mindkét elemre. Most már minden egyes gemkapocshoz csatlakoztathat egy-egy vezetéket. (Az elemtartó alján csak egy papírkapocs legyen – ne csatlakoztasson hozzá vezetéket.)
- A vezetékek szabad végeit csatlakoztassa az izzóhoz.
(Megjegyzés: Az 1-3. lépés helyett használhat két elemet az elemtartókban, és összekapcsolhatja őket egy vezetékkel.)
Mi történt:
Az első részben megtanultad, hogyan készíthetsz áramkört egy elemmel egy villanykörte világításához.
Az elemek áramot szolgáltatnak. Ha megfelelően csatlakoztatod őket, olyan dolgokat tudnak “táplálni”, mint egy zseblámpa, egy ébresztőóra, egy rádió… még egy robot is!
Miért nem világított az izzó, amikor az elem egyik végéhez csatlakoztattad egy vezetékkel?
Az elektromosságnak az akkumulátor egyik végén (a negatív vagy “-” végén) ki kell áramlania, és a pozitív (“+”) végén keresztül vissza kell áramlania ahhoz, hogy működjön.
Azt, amit a 3. lépésben az akkumulátorral, a vezetékkel és az izzóval építettél, nyitott áramkörnek nevezzük.
Az elektromosság áramlásához zárt áramkörre van szükség. Az elektromosságot a negatív töltéssel rendelkező apró részecskék, az elektronok okozzák.
Amikor az áramkör teljes, azaz zárt, az elektronok az elem egyik végétől végig, a vezetékeken keresztül az elem másik végéig áramolhatnak. Útközben elektronokat szállít a hozzá csatlakoztatott elektromos tárgyakhoz – például a villanykörtéhez -, és működésre bírja őket!
A második részben egy másik akkumulátort adtál hozzá. Ettől a villanykörtének fényesebben kellett volna égnie, mert két elem együtt több áramot tud szolgáltatni, mint egy!”
Az elemkészlet alján lévő gemkapocs lehetővé tette, hogy az elektromosság áramoljon az elemek között, így az elektronok áramlása erősebbé vált.
Láttad, hogyan működik a zárt és a nyitott áramkör, hogy lehetővé teszi vagy megakadályozza az elektromosság áramlását?
Insulator vagy vezető?
Az anyagokat, amelyeken keresztül áramolni tud az elektromosság, vezetőknek nevezzük. Azokat az anyagokat, amelyek megakadályozzák az elektromosság áramlását, szigetelőknek nevezzük.
Az előző projektben készített áramkör segítségével megtudhatod, hogy mely dolgok a házad körül vezetők és melyek szigetelők!
Mire van szükséged:
- Áramkör izzóval & 2 elem
- Extra aligátorcsipeszes drót (vagy alumíniumfóliából készült drót*)
- Tárgyak a teszteléshez (fémből, üvegből, papírból, fából és műanyagból)
- Munkalap (opcionális)
Mit csinálsz?
- Távolítsd el az egyik vezetéket az akkumulátorról. Csatlakoztassa az új vezeték egyik végét az akkumulátorhoz. Két szabad végű vezetéknek kell maradnia (az izzó és az akkumulátorcsomag között).
- Elkészített egy nyitott áramkört, és az izzónak nem szabad világítania. Ezután tesztelni fogod a tárgyakat, hogy kiderüljön, vezetők vagy szigetelők-e. Ha a tárgy vezető, az izzó világítani fog. Ha szigetelő, akkor nem fog világítani. Minden egyes tárgy esetében tippeljétek meg, hogy szerintetek az egyes tárgyak befejezik-e az áramkört, és világít-e az izzó, vagy sem.
- Kössétek a szabad vezetékek végeit egy tárgyhoz, és nézzétek meg, mi történik. Néhány tárgy, amit tesztelhetsz: egy gemkapocs, egy olló (próbáld ki külön a pengéket és a nyelet), egy pohár, egy műanyag edény, egy fakocka, a kedvenc játékod, vagy bármi más, ami eszedbe jut.
Mi történt:
Mielőtt minden tárgyat tesztelsz, tippeld meg, hogy világítani fog-e az izzó vagy sem. Ha igen, akkor a tárgy, amelyhez hozzáérinted a vezetékeket, egy vezető.
A villanykörte azért világít, mert a vezető kiegészíti, vagyis bezárja az áramkört, és az elektromosság áramolhat az akkumulátorról az izzóba és vissza az akkumulátorba! Ha nem világít, akkor a tárgy szigetelő, és megállítja az áram áramlását, akárcsak egy nyitott áramkör.
Amikor az 1. lépésben felállítottad az áramkört, az nyitott áramkör volt. Az elektronok nem tudtak végigáramolni, mert két vezeték nem ért össze. Az elektronok megszakadtak.
Amikor egy fémből készült tárgyat helyeztél a két vezeték közé, a fém lezárta vagy kiegészítette az áramkört – az elektronok át tudtak áramlani a fémtárgyon, hogy eljussanak az egyik vezetékből a másikba! Az áramkört bezáró tárgyak miatt világított a villanykörte. Ezek a tárgyak a vezetők. Ezek vezetik az elektromosságot.
A legtöbb más anyag, például a műanyag, a fa és az üveg szigetelők. Egy szigetelő egy nyitott áramkörben nem zárja be az áramkört, mert az elektronok nem tudnak átáramlani rajta! A villanykörte nem gyulladt ki, amikor szigetelőt tettél a vezetékek közé.
Ha vezetéket vagy krokodilcsipeszt használsz, nézd meg őket alaposan. Belül fémből készültek, de kívülről műanyaggal vannak körülvéve. A fém jó vezető. A műanyag jó szigetelő. A vezeték köré tekert műanyag segít megtartani az elektronok áramlását a fémhuzal mentén azáltal, hogy megakadályozza, hogy azok átkerüljenek a vezetékeken kívüli más tárgyakra.
Kapcsolattani tudomány lecke
Mi az elektromosság?
Minden, ami körülvesz, apró részecskékből, úgynevezett atomokból áll.
Az atomokban még kisebb részecskék, úgynevezett elektronok vannak. Az elektronok mindig negatív töltéssel rendelkeznek.
Amikor az elektronok mozognak, elektromosságot termelnek!
Az elektromosság az elektronok mozgása vagy áramlása egyik atomból a másikba. Ne aggódj, ha ez bonyolultnak tűnik. Az is!
Az elektronokat szubatomi részecskéknek nevezik, ami azt jelenti, hogy amit csinálnak, az az atomok belsejében történik, tehát ez elég bonyolult tudomány.
Emlékszel arra, hogy tanultál a mágnesekről? Pozitív és negatív töltéseik vannak, és az ellentétes töltések (+” és “-“) vonzzák egymást. Nos, ugyanez a helyzet az elektromos töltésekkel is. A negatív töltésű elektronok más tárgyak pozitív töltéseivel próbálnak összeilleszkedni.
Hogyan mozognak az elektronok egyik atomból a másikba?
Az atomjaik körül lebegnek, amíg nem kapnak elég elektromos energiát ahhoz, hogy eltolódjanak.
A mozgásra késztető energia egy áramforrásból, például egy akkumulátorból vagy egy konnektorból származik.
Ez nagyjából ugyanúgy működik, mint ahogy a víz áramlik a tömlőn keresztül, amikor megnyitod a csapot.
Amikor elfordítasz egy kapcsolót vagy bedugsz egy készüléket, az elektronok átáramlanak a vezetékeken, és áram formájában jönnek ki, amit néha “áramnak” nevezünk.
Valószínűleg tudod, hogy egyes elektronikai cikkek akkumulátorral működnek, mások pedig bedughatók a konnektorba.
Mi a különbség? Az otthonodban lévő konnektorokból érkező áram nagyon erős – sok elektron áramlik benne, sok energiával.
Azt váltakozó áramnak vagy AC-nek nevezik. A váltakozó áramban az elektronok nagyon gyorsan (olyan gyorsan, mint a fény) haladnak oda-vissza a vezetékeken keresztül több száz kilométeren át a nagy erőművektől a házak és épületek falába épített konnektorokig.
Mert a váltakozó áram olyan erős, ezért nagyon veszélyes is lehet. Soha ne érintse meg a villanyvezetéket, és ne dugja az ujjait vagy az elektromos dugaljakon kívüli tárgyakat a konnektorokba. A vezetékeken és konnektorokon átfolyó erős áram miatt nagy áramütést kaphat, ami kárt okozhat Önnek.
Az akkumulátorok az elektromosság egy sokkal kisebb teljesítményű formáját, az egyenáramot (DC) biztosítják. Az egyenáramban az elektronok csak egy irányba haladnak – a negatív (-) végtől vagy pólustól a pozitív (+) pólusig, keresztül az akkumulátoron, majd vissza a “-” végen.
Az akkumulátorokhoz csatlakoztatott vezetékeken keresztül folyó áram sokkal biztonságosabb, mint a váltakozó áram.
Az egyenáram nagyon hasznos kis tárgyak, például mobiltelefonok, rádiók, órák, játékok és sok más eszköz táplálására is.
Minden az áramkörökről
Az áramkör egy olyan útvonal, amelyen áram folyik. Ha az út megszakad, azt nyitott áramkörnek nevezzük, és az elektronok nem tudnak végigáramolni rajta. Ha az áramkör teljes, akkor zárt áramkörről beszélünk, és az elektronok végig tudnak áramlani egy áramforrás (például egy akkumulátor) egyik végétől egy vezetéken keresztül az áramforrás másik végéig. Egy akkumulátoros áramkörben az akkumulátor pozitív és negatív végét egy áramkörön keresztül kell összekötni ahhoz, hogy az elektronokat megossza egy villanykörtével vagy más, az áramkörhöz csatlakoztatott tárggyal.
A kapcsoló olyan dolog, amely lehetővé teszi egy áramkör megnyitását és bezárását. Ha bekapcsolsz egy villanykapcsolót a házadban, akkor bezárod, vagyis befejezed az áramkört. A falon belül a kapcsoló bezárja az áramkört, és áram áramlik a lámpához. Amikor kikapcsolod a villanykapcsolót, az áramkör megszakad (most már nyitott áramkörről van szó), az elektronok nem áramlanak tovább, és a lámpa kialszik.
A negatív töltésű elektronok, amelyekről fentebb beszéltünk, nem tudnak “ugrálni”, hogy pozitív töltésekkel találkozzanak – csak egyik atomból a másikba tudnak átmenni. Ezért kell az áramköröknek teljesnek lenniük ahhoz, hogy működjenek.
Élet áram nélkül
Kimaradt már valaha az áram ott, ahol élsz?
Néha az erős szél és a viharok kidönthetik a villanyvezetékeket (magas oszlopok, amelyeken vastag vezetékek vannak, amelyeken keresztül áramlik az áram), és megszakítják az áramlást.
Amikor ez történik, az elektronok áramlása leáll, és nem tudnak eljutni oda, ahová tartottak. Ha nem áramlik áram a házadban, egyik lámpa vagy konnektor sem fog működni!
Ha kint sötét van, akkor bent is sötét lesz.
A számítógépek, telefonok, mikrohullámú sütők, rádiók és más dolgok, amelyeket be kell dugni a konnektorba, hogy működjenek, nem fognak működni.
Ha már volt áramszüneted, le tudod írni, milyen volt?
Tettél valamit, ami megszakadt?
Kénytelen voltál gyertyát használni, hogy láss?
Ha még soha nem tapasztaltál áramkimaradást, próbáld meg átgondolni, mi mindent csinálsz minden nap, amihez áramra van szükséged.
Hogyan változna a napod, ha nem lenne áram? Vannak olyan dolgok, amelyeket helyette elemmel működtethetnél?
- Nézd meg ezt a természettudományos leckét, hogy többet tudj meg az energiáról és az elektromosság különböző fajtáiról.
Tudományos szavak
Elektronok – apró részecskék az atomok belsejében, amelyek mindig negatív töltéssel rendelkeznek. Ők okozzák az elektromosságot.
Áram – elektronok áramlása, amelyek elektromosságot termelnek.
Nyitott áramkör – egy megszakadt útvonal, amelyen az elektronok nem tudnak áramlani.