Kirchoffs spel: 7 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Den tråkiga bakgrunden:

Att lära ut elektronik är svårt eftersom mycket av det är konceptuellt och kan vara svårt att förstå. Ett av de svåra elektronikämnena inkluderar Kirchoffs lagar (spännings- och strömlagarna, med förkortningar KVL respektive KCL). Jag kommer att hoppa över undervisning i KVL och KCL i denna instruktionsbok, och lämna det till läsaren till Google. Istället kommer jag att täcka ett bra Kirchoff's Game.

Jag hittade detta lovande klassrumsspel av den pensionerade fysikläraren John Coenraads på hans hemsida uppe i Ontario Kanada (https://sites.google.com/site/frugalphysics/kirchoff-game) och jag använde det med god framgång som professor i dubbel inskrivning. med min karriär- och tekniska centerklass med 16 och 17 åriga gymnasieungdomar. Jag ville skriva den här instruktionsboken med instruktioner för de steg som jag följde, resultaten och tankar för framtida förbättringar.

Tack går också till den andra läraren i den här klassen, gymnasiemekatronikläraren Paul Lathrop, den vuxna som visas på bilderna nedan. Det var han som tog sig tid att lära ut och utvärdera eleverna grunderna i serier och parallellmotståndsberäkning - utan vilka Kirchoffs lagar lektioner och spel inte hade varit meningsfulla. Det är i stort sett så att han och jag taggar med dessa studenter.

OK, nog med de tråkiga grejerna - till spelet!

Steg 1: Spelplattorna

Spelet spelas med brickor, som Scrabble. Innan lektionen måste läraren skriva ut dem (helst i färg) och skära dem i sina enskilda bitar.

Spelbitarna är fyrkantiga plattor som representerar elektriska kretskomponenter

• Batterier

• Glödlampor

• Säkringar

• Brytare

Steg 2: Skapa team

Istället för att låta enskilda elever spela spelet bestämde jag mig för att skapa team för att hålla tempot i spelet snabbare. Det betyder att jag var tvungen att skapa en hel uppsättning brickor för varje lag.

Här ser du att jag blandar brickorna innan jag lägger dem i individuella lagkuvert. Jag gav varje lag ett "elektronikklingande" namn och skrev också namnet på baksidan av varje bricka för senare rengöring och poäng.

Steg 3: Lag vänder på att placera spelbitar

Varje lag får välja en slumpmässig 6 bitar

Lag turas om att lägga till så många brickor till en befintlig eller ny krets som de vill.

Denna sekvens av bilder visar lag 1 som gör sitt första drag med hjälp av 4 spelbitar.

Steg 4: Andra lag kan kontrollera om det är en giltig krets

Kretsen som skapats av de nyplacerade spelbitarna är giltig om den …

• har inga kortslutningar (öppna kretsar är OK)
• varje glödlampa har den specificerade strömmen genom den enligt KVL
• varje glödlampa har den angivna spänningen över den enligt KVL

Steg 5: Utmanande och poängsättande

Motståndarlag kan utmana om de tycker att kretsen är ogiltig. Om utmaningen hålls måste spelbitarna tas bort, men om utmaningen välter tappar det utmanande laget sin tur.

Poäng görs genom att lägga till kraften i de lampor som just lagts till. I exemplet tjänade man totalt 24 poäng (eller 24 watt).

Steg 6: Återstående spelregler

Lag ersätter sina brickor från sitt blandade kuvert, så att de alltid har totalt 6 spelbitar.

Vi inkluderade också spelbitarna "switch" och "fuse" med de speciella reglerna som anges i dessa bilder, men de tillför inte mycket till det övergripande spelet, och jag skulle förmodligen inte använda dem i framtida iterationer.

Spelet är klart när ett lag inte längre har tillräckligt med brickor i sitt kuvert för att ersätta alla sina spelade brickor. I det ögonblicket stoppas spelet och vinnaren räknas.

Steg 7: Hur det gick i verkligheten

Vi hade ett bra antal elever i klassrummet och kunde skapa 4 stora lag med upp till 5 elever vardera. Du kan se eleverna, grupperade i lag i närheten av sittplatser, och även lagens slutresultat i slutet av spelet, med "Team mu" som den klara vinnaren. Du kan också se de sista kretsarna de konstruerade.

Råd för framtida spel:

Jag tror att "Switch" och "Fuse" -bitar kan hoppas över eftersom tempot i spelet med ett så stort antal elever visade sig vara lite för långsamt. I nästa iteration skulle jag öka antalet lökar och kanske öka antalet spelbitar ett lag får varje tur.