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, wyciąć 2 paski, każdy o długości 6″ i szerokości 3″. Złóż każdy z nich ciasno wzdłuż długiej krawędzi, aby uzyskać cienki pasek.)
**Aby użyć spinaczy do papieru zamiast uchwytów do baterii, przyklej jeden koniec spinacza do każdego końca baterii za pomocą cienkich pasków taśmy. Następnie podłącz przewody do spinaczy.
Część 1 – Wykonanie obwodu:
- Podłącz jeden koniec każdego przewodu do śrub w podstawie oprawki żarówki. (Jeśli używasz folii, poproś osobę dorosłą, aby pomogła ci odkręcić każdą śrubę na tyle, aby zmieścić pod nią pasek folii.)
- Podłącz wolny koniec jednego z przewodów do ujemnego („-„) końca jednej z baterii. Czy coś się dzieje?
- Podłącz wolny koniec drugiego przewodu do dodatniego („+”) końca baterii. Co się teraz dzieje?
Część 2 – Dodawanie mocy
- Odłącz baterię od obwodu. Ustaw jedną baterię tak, aby koniec „+” był skierowany do góry, następnie ustaw drugą baterię obok tak, aby płaski koniec „-” był skierowany do góry. Przyklej taśmę wokół środka baterii, aby utrzymać je razem.
- Ułóż spinacz w poprzek baterii tak, aby połączyć koniec „+” jednej z nich z końcem „-” drugiej. Zaklej spinacz wąskim kawałkiem taśmy (nie zaklejaj metalowych końcówek baterii).
- Odwróć baterie i przyklej jeden koniec spinacza do każdej z nich. Teraz możesz podłączyć jeden przewód do każdego spinacza. (Na spodzie pakietu baterii powinien znajdować się tylko jeden spinacz – nie podłączaj do niego drutu.)
- Podłącz wolne końce drutów do żarówki.
(Uwaga: Zamiast kroków 1-3, możesz użyć dwóch baterii w uchwytach na baterie i połączyć je jednym drutem.)
Co się stało:
W pierwszej części nauczyłeś się, jak zrobić obwód z baterią, aby zapalić żarówkę.
Baterie dostarczają energii elektrycznej. Gdy są odpowiednio podłączone, mogą „zasilać” różne rzeczy, takie jak latarka, budzik, radio… nawet robota!
Dlaczego żarówka nie zaświeciła się, gdy podłączyłeś ją do jednego końca baterii za pomocą przewodu?
Elektryczność z baterii musi wypływać z jednego końca (ujemnego lub „-„) i wracać przez koniec dodatni („+”), aby działać.
To, co zbudowałeś z baterii, drutu i żarówki w kroku 3, nazywa się obwodem otwartym.
Aby elektryczność zaczęła płynąć, potrzebny jest obwód zamknięty. Elektryczność jest powodowana przez maleńkie cząsteczki o ładunku ujemnym, zwane elektronami.
Gdy obwód jest kompletny lub zamknięty, elektrony mogą przepływać z jednego końca baterii dookoła, przez przewody, do drugiego końca baterii. Po drodze, będzie ona przenosić elektrony do obiektów elektrycznych, które są do niej podłączone – jak żarówka – i sprawi, że zaczną działać!
W drugiej części dodałeś kolejną baterię. To powinno sprawić, że żarówka będzie świecić jaśniej, ponieważ dwie baterie razem mogą dostarczyć więcej elektryczności niż jedna!
Spinacz na dole pakietu baterii pozwolił na przepływ elektryczności między bateriami, dzięki czemu przepływ elektronów był silniejszy.
Czy widzisz, jak zamknięte i otwarte obwody działają, aby umożliwić lub zatrzymać przepływ elektryczności?
Izulator czy przewodnik?
Materiały, przez które elektryczność może przepływać nazywamy przewodnikami. Materiały, które powstrzymują prąd przed przepływem nazywamy izolatorami.
Możesz sprawdzić, które rzeczy w twoim domu są przewodnikami, a które izolatorami, używając obwodu, który zrobiłeś w ostatnim projekcie, aby je przetestować!
Czego potrzebujesz:
- Obwód z żarówką & 2 baterie
- Dodatkowy drut z klipsem aligatorskim (lub drut z folii aluminiowej*)
- Przedmioty do testowania (wykonane z metalu, szkła, papieru, drewna i plastiku)
- Arkusz roboczy (opcjonalnie)
Co zrobisz:
- Odłącz jeden z przewodów od akumulatorka. Podłącz jeden koniec nowego przewodu do akumulatora. Powinieneś mieć dwa przewody z wolnymi końcami (pomiędzy żarówką a akumulatorem).
- Wykonałeś otwarty obwód i żarówka nie powinna świecić. Następnie będziesz testować obiekty, aby sprawdzić, czy są one przewodnikami czy izolatorami. Jeśli obiekt jest przewodnikiem, żarówka się zaświeci. Jeśli jest izolatorem, nie będzie świecić. Dla każdego obiektu zgadnij, czy myślisz, że każdy obiekt zakończy obwód i zapali żarówkę, czy nie.
- Podłącz końce wolnych przewodów do obiektu i zobacz, co się stanie. Niektóre obiekty, które możesz przetestować to spinacz do papieru, nożyczki (wypróbuj osobno ostrza i osobno uchwyty), szklanka, plastikowe naczynie, drewniany klocek, ulubiona zabawka lub cokolwiek innego, co przyjdzie Ci do głowy.
Co się stało:
Przed przetestowaniem każdego obiektu zgadnij, czy sprawi on, że żarówka się zaświeci, czy nie. Jeśli tak, to znaczy, że przedmiot, do którego przykładasz przewody, jest przewodnikiem.
Żarówka świeci, ponieważ przewodnik zamyka obwód i prąd może przepływać z baterii do żarówki i z powrotem do baterii! Jeśli żarówka nie świeci, obiekt jest izolatorem i zatrzymuje przepływ prądu, podobnie jak obwód otwarty.
Kiedy tworzyłeś obwód w kroku 1, był to obwód otwarty. Elektrony nie mogły przepływać dookoła, ponieważ dwa z przewodów nie dotykały się. Elektrony zostały przerwane.
Gdy umieściłeś obiekt wykonany z metalu pomiędzy dwoma przewodami, metal zamknął lub uzupełnił obwód – elektrony mogły przepływać przez metalowy obiekt, aby dostać się z jednego przewodu do drugiego! Obiekty, które dopełniły obwód sprawiły, że żarówka się zaświeciła. Te przedmioty są przewodnikami. Przewodzą elektryczność.
Większość innych materiałów, takich jak plastik, drewno i szkło są izolatorami. Izolator w otwartym obwodzie nie kończy obwodu, ponieważ elektrony nie mogą przez niego przepływać! Żarówka nie zapaliła się, gdy włożyłeś izolator między przewody.
Jeśli używasz drutów lub spinek aligatorskich, przyjrzyj się im dobrze. Wewnątrz są wykonane z metalu, ale na zewnątrz mają plastikową otoczkę. Metal jest dobrym przewodnikiem. Plastik jest dobrym izolatorem. Plastik owinięty wokół drutu pomaga utrzymać elektrony płynące wzdłuż metalowego drutu, blokując je przed przeniesieniem na inny obiekt poza drutami.
Lekcja nauki o obwodach
Czym jest elektryczność?
Wszystko wokół Ciebie składa się z maleńkich cząsteczek zwanych atomami.
Atomy mają w sobie jeszcze mniejsze cząsteczki zwane elektronami. Elektrony zawsze mają ładunek ujemny.
Gdy elektrony się poruszają, wytwarzają elektryczność!
Elektryczność to ruch lub przepływ elektronów z jednego atomu do drugiego. Nie martw się, jeśli to wydaje się skomplikowane. Tak jest!
Elektrony są nazywane cząstkami subatomowymi, co oznacza, że to, co robią, dzieje się wewnątrz atomów, więc jest to dość skomplikowana nauka.
Czy pamiętasz, że uczyłeś się o magnesach? Mają one ładunki dodatnie i ujemne, a przeciwne ładunki (+” i „-„) przyciągają się wzajemnie. Cóż, tak samo jest z ładunkami elektrycznymi. Ujemnie naładowane elektrony próbują dopasować się do dodatnich ładunków w innych obiektach.
Jak elektrony przemieszczają się z jednego atomu do drugiego?
Pływają wokół swoich atomów, dopóki nie otrzymają wystarczająco dużo energii elektrycznej, aby zostać popchnięte.
Energia, która sprawia, że się przemieszczają, pochodzi ze źródła zasilania, takiego jak bateria lub gniazdko elektryczne.
To działa podobnie jak woda przepływa przez wąż, kiedy odkręcasz kran.
Kiedy włączasz przełącznik lub podłączasz urządzenie, elektrony przepływają przez przewody i wychodzą jako elektryczność, którą czasami nazywamy „mocą.”
Prawdopodobnie wiesz, że niektóre przedmioty elektroniczne używają baterii, a niektóre mogą być podłączone do gniazdka ściennego.
Jaka jest różnica? Prąd, który płynie z gniazdek w Twoim domu jest bardzo silny – ma wiele elektronów płynących z dużą energią.
Nazywa się go prądem zmiennym, lub AC. Elektrony w prądzie zmiennym przemieszczają się tam i z powrotem bardzo szybko (tak szybko jak światło może podróżować) poprzez przewody przez setki mil od dużych elektrowni do gniazdek wbudowanych w ściany domów i budynków.
Ponieważ prąd zmienny jest tak silny, może być również bardzo niebezpieczny. Nie powinieneś nigdy dotykać linii energetycznych ani wkładać palców lub przedmiotów innych niż wtyczki elektryczne do gniazdek. Silny prąd płynący przez przewody i gniazdka może spowodować porażenie prądem o dużej mocy, które może spowodować uszkodzenie ciała.
Baterie dostarczają znacznie mniej potężną formę energii elektrycznej zwaną prądem stałym (DC). W prądzie stałym, elektrony podróżują tylko w jednym kierunku – od ujemnego (-) końca, lub terminala, do dodatniego (+) terminala, przez baterię i z powrotem przez „-” koniec ponownie.
Prąd płynący przez przewody podłączone do baterii jest znacznie bezpieczniejszy niż prąd zmienny.
Jest on również bardzo przydatny do zasilania małych rzeczy, takich jak telefony komórkowe, radia, zegary, zabawki i więcej.
Wszystko o obwodach
Obwód to ścieżka, po której płynie prąd. Jeśli ścieżka jest przerwana, nazywa się to obwodem otwartym i elektrony nie mogą przepływać dookoła. Jeśli obwód jest kompletny, jest to obwód zamknięty i elektrony mogą przepływać przez całą drogę od jednego końca źródła zasilania (jak bateria), przez przewód, do drugiego końca źródła zasilania. W obwodzie baterii, dodatnie i ujemne końce baterii muszą być połączone przez obwód, aby dzielić elektrony z żarówką lub innym obiektem podłączonym do obwodu.
Przełącznik to coś, co pozwala na otwieranie i zamykanie obwodu. Jeśli włączasz przełącznik światła w swoim domu, zamykasz lub uzupełniasz obwód. Wewnątrz ściany przełącznik kończy obwód i prąd płynie do światła. Kiedy wyłączasz włącznik światła, obwód zostaje rozłączony (teraz jest to obwód otwarty), elektrony przestają płynąć i światło gaśnie.
Naładowane ujemnie elektrony, o których mówiliśmy powyżej, nie mogą „skakać” wokół siebie, aby dopasować się do ładunków dodatnich – mogą jedynie przemieszczać się z jednego atomu do drugiego. To dlatego obwody muszą być kompletne, aby działały.
Życie bez elektryczności
Czy kiedykolwiek zabrakło elektryczności tam, gdzie mieszkasz?
Czasami silny wiatr i burze mogą powalić linie energetyczne (wysokie słupy trzymające grube przewody, przez które przepływa elektryczność), przerywając przepływ elektryczności.
Gdy tak się dzieje, elektrony przestają płynąć i nie mogą dotrzeć tam, dokąd zmierzały. Gdy prąd nie płynie do twojego domu, żadne ze świateł ani gniazdek nie będzie działać!
Jeśli na zewnątrz jest ciemno, w środku też będzie ciemno.
Komputery, telefony, mikrofalówki, radia i inne rzeczy, które muszą być podłączone do prądu, aby działać, przestaną działać.
Jeśli już kiedyś straciłeś prąd, czy możesz opisać, jak to było?
Czy robiłeś coś, co zostało przerwane?
Czy musiałeś używać świec, aby widzieć?
Jeśli nigdy wcześniej nie doświadczyłeś przerwy w dostawie prądu, spróbuj pomyśleć o wszystkich rzeczach, które robisz każdego dnia, a które wymagają elektryczności.
Jak zmieniłby się twój dzień, gdybyś nie miał elektryczności? Czy są rzeczy, których mógłbyś używać, a które są zasilane bateriami?
- Sprawdź tę lekcję nauki, aby dowiedzieć się więcej o energii i różnych rodzajach elektryczności.
Słowa naukowe
Elektrony – małe cząsteczki wewnątrz atomów, które zawsze mają ładunek ujemny. Są tym, co powoduje elektryczność.
Prąd- elektrony przepływające w celu wytworzenia elektryczności.
Otwarty obwód- przerwana ścieżka, wzdłuż której elektrony nie są w stanie przepływać.
Prąd- elektrony przepływające w celu wytworzenia elektryczności.