Экспериментальное задание, страница 153 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

Соберите цепь из гальванического элемента, ключа и низковольтной лампы. Из этой цепи можно изготовить карманный фонарь, очки для ночного чтения, модель светофора. Предложите свои идеи, подумайте как оформить ваше изделие. Доведите работу до конца, выбрав понравившуюся идею.

Сборка электрической цепи

Для сборки простейшей электрической цепи вам понадобятся три основных компонента:

• Гальванический элемент: Это источник тока, например, обычная батарейка (типа АА, ААА) или аккумулятор. У него есть два полюса: положительный (+) и отрицательный (-).
• Ключ (выключатель): Устройство, которое позволяет замыкать и размыкать цепь, то есть включать и выключать свет. Это может быть ползунковый переключатель, кнопка или даже просто два зачищенных конца провода.
• Низковольтная лампа: Потребитель электрической энергии. Это может быть маленькая лампочка накаливания (например, от старого фонарика на 3.5 В) или, что более современно и эффективно, светодиод (LED).

Сборка производится путем последовательного соединения всех элементов. Это означает, что компоненты подключаются друг за другом, образуя единый замкнутый контур.

Порядок сборки:

1. Возьмите провод и соедините положительный полюс (+) гальванического элемента с одним из контактов ключа.
2. Другим проводом соедините второй контакт ключа с одним из контактов лампы.
3. Третьим проводом соедините второй контакт лампы с отрицательным полюсом (-) гальванического элемента.

Когда вы замкнете ключ (включите его), цепь станет замкнутой. Электрический ток потечет от положительного полюса источника через ключ и лампу к отрицательному полюсу. Лампа при этом загорится. При размыкании ключа цепь разрывается, ток прекращается, и лампа гаснет.

Ответ: Для сборки цепи необходимо последовательно соединить проводами источник тока (гальванический элемент), выключатель (ключ) и потребитель (низковольтную лампу), создав замкнутый контур от плюса источника к минусу.

Идеи для изделий и их оформление

На основе собранной простой электрической цепи можно создать множество полезных и интересных устройств. Вот несколько идей, включая предложенные в задании:

• Карманный фонарь. Это классический проект. Для оформления потребуется корпус, например, из пластиковой трубки, небольшой коробки или распечатанный на 3D-принтере. Лампу следует разместить спереди, добавив отражатель из фольги для формирования направленного луча света. Кнопку-выключатель нужно расположить в удобном для нажатия пальцем месте.
• Очки для ночного чтения. На дужку старых очков можно прикрепить маленький и легкий светодиод. Батарейный отсек и выключатель можно разместить на другой дужке или в отдельной коробочке, которая крепится на одежду, чтобы не утяжелять очки.
• Модель светофора. Для этого проекта понадобится три цепи, по одной на каждый цвет (красный, желтый, зеленый). В качестве корпуса подойдет картонная коробка, в которой нужно проделать три отверстия. Для каждого цвета используется свой светодиод и свой выключатель (или один многопозиционный переключатель), что позволит имитировать работу настоящего светофора.
• Светящийся брелок. Миниатюрная версия фонарика. В качестве источника питания используется плоская батарейка-таблетка (например, CR2032), а в качестве выключателя — тактовая кнопка без фиксации (свет горит, пока кнопка нажата). Все это помещается в маленький корпус, прикрепленный к кольцу для ключей.
• Автоматическая подсветка для ящика или шкафчика. Цепь монтируется внутри. В качестве ключа используется микропереключатель с рычажком, который нажимается при закрытии дверцы/ящика и размыкает цепь. Когда вы открываете дверцу, рычажок отпускается, цепь замыкается, и свет включается.
• Ночник-игрушка. Электрическую цепь можно встроить в мягкую игрушку. Светодиод может служить светящимся сердцем или глазами персонажа. Кнопка-выключатель прячется в лапе или животе игрушки. Важно использовать низкое напряжение и обеспечить хорошую изоляцию всех контактов для безопасности.

Ответ: Из базовой электрической цепи можно изготовить карманный фонарь, очки для чтения, модель светофора, светящийся брелок, автоматическую подсветку для шкафа или игрушку-ночник, оформив каждый проект в соответствующем корпусе и разместив элементы управления для удобства использования.

Реализация выбранной идеи: Карманный фонарь

Рассмотрим пошаговое создание карманного фонарика как одного из самых практичных проектов.

Необходимые материалы и инструменты:

• Источник питания: Батарейный отсек на две батарейки типа АА и сами батарейки (2 x 1.5В = 3В).
• Лампа: Яркий белый светодиод (LED) диаметром 5 мм.
• Резистор: Ограничивающий ток резистор. Его номинал можно рассчитать. Свежие батарейки могут давать напряжение до 1.6В каждая, итого 3.2В. Типичное падение напряжения на белом светодиоде $V_{LED}$ — около 3.0В, а номинальный ток $I_{LED}$ — 20 мА (0.02 А). По закону Ома для участка цепи: $R = (V_{source} - V_{LED}) / I_{LED} = (3.2 В - 3.0 В) / 0.02 А = 10 \Omega$. Подойдет резистор номиналом 10-22 Ом.
• Ключ: Небольшой ползунковый выключатель.
• Корпус: Пустой тюбик от клея-карандаша или старого маркера.
• Прочее: Монтажные провода, паяльник, припой, термоклеевой пистолет, нож.

Порядок сборки:

1. Подготовка корпуса. Разберите тюбик от клея-карандаша. В его крышке проделайте отверстие под светодиод. В боковой стенке корпуса вырежьте прямоугольное отверстие под выключатель.
2. Пайка цепи. Соберите электрическую цепь, припаивая провода согласно схеме:
   • Плюсовой (красный) провод от батарейного отсека припаяйте к одному из крайних контактов выключателя.
   • Центральный контакт выключателя соедините проводом с одной ножкой резистора.
   • Вторую ножку резистора припаяйте к длинному выводу светодиода (это анод, "+").
   • Короткий вывод светодиода (катод, "-") соедините проводом с минусовым (черным) проводом батарейного отсека.
3. Проверка. Вставьте батарейки в отсек и щелкните выключателем. Светодиод должен загореться. Если этого не произошло, проверьте правильность соединений и полярность светодиода.
4. Монтаж в корпус.
   • Установите светодиод в отверстие крышки и зафиксируйте его термоклеем.
   • Вставьте и закрепите выключатель в боковом отверстии.
   • Аккуратно разместите батарейный отсек и провода внутри корпуса.
   • Закройте корпус крышкой со светодиодом.

Ваш карманный фонарь готов. Для лучшего вида корпус можно покрасить или обклеить декоративной пленкой.

Ответ: Для изготовления карманного фонаря необходимо собрать цепь из батарейного отсека, выключателя, резистора и светодиода, а затем смонтировать все компоненты в подходящем корпусе, например, от клея-карандаша.