Nachdem das ProtoBoard erfolgreich gedruckt und zusammengebaut wurde, können wir mit den ersten Experimenten beginnen. Ich habe eine Liste mit sehr einfachen Grundschaltungen zusammengestellt, die geeignet sind, Kindern einen ersten Eindruck zu vermitteln. Außerdem habe ich versucht, für jedes Experiment eine kindgerechte Erklärung zu finden.
Für diese Versuche werden verschiedene elektronische Bauteile wie Widerstände, Kondensatoren usw. benötigt. Diese kann man mittlerweile günstig in verschiedenen Sets bei Amazon bestellen. Die von mir verwendeten Sets sind:
Fünf Ideen für Anfänger:
Leuchtende LEDs
Verwendete Bauteile: LEDs in verschiedenen Farben, Vorwiederstände in verschiedenen Stärken (z.B. 220Ω)
Baue die Schaltung wie oben gezeigt auf. Achte auf die Polarität der Leuchtdiode. Die Leuchtdiode leuchtet nur, wenn sie richtig herum eingebaut ist. Bei dem Widerstand handelt es sich um 220Ω.
Experiment 1: Leuchten verschiedenfarbige LEDs gleich hell?
Erklärung: LEDs in verschiedenen Farben bestehen aus unterschiedlichen Halbleitermaterialien, die für verschiedene Farben verwendet werden. Die Effizienz und Lichtausbeute dieser Materialien variiert, was zu unterschiedlichen Helligkeiten führen kann. So sind z. B. rote LEDs oft heller als grüne oder blaue LEDs, da sie das Licht effizienter ausstrahlen.
Experiment 2: Teste verschiedene Widerstände
Erklärung: Durch den Widerstand wird der Strom begrenzt. Je größer der Widerstand, desto kleiner ist der Strom, der durch den Widerstand und die Leuchtdiode fließt. Je kleiner der Strom, desto schwächer leuchtet die Leuchtdiode.
Achtung: Zu kleine Widerstandswerte können die LEDs beschädigen.
Dimmer
Neues Bauteil: Potentiometer
Baue die Schaltung wie oben gezeigt auf. Achte auf die Polarität der Leuchtdiode. Die Leuchtdiode leuchtet nur, wenn sie richtig herum eingebaut ist. Bei dem Widerstand handelt es sich um 220Ω.
Experiment: Was ist ein Potentiometer?
Erklärung: Das Potentiometer funktioniert wie ein Dimmer. Durch Drehen des Potentiometers ändert sich dessen Widerstand und damit der Stromfluss durch die Leuchtdiode. Das heißt, die Leuchtdiode leuchtet heller oder dunkler.
Lichtschalter
Neues Bauteil: Taster
Baue die Schaltung wie oben gezeigt auf. Achte auf die Polarität der Leuchtdiode. Die Leuchtdiode leuchtet nur, wenn sie richtig herum eingebaut ist. Bei dem Widerstand handelt es sich um 220Ω.
Experiment: Wie funktioniert ein Lichtschalter?
Erklärung: Durch Drücken des Tasters wird der Stromkreis geschlossen und beim Loslassen geöffnet und damit das Licht ein- bzw. ausgeschaltet.
Nachtlicht
Neue Bauteile: NPN-Transistor, Fotowiderstand
Die obige Schaltung habe ich auf dieser Seite gefunden.
Baue die Schaltung wie oben gezeigt auf. Achte auf die Polarität der Leuchtdiode. Die Leuchtdiode leuchtet nur, wenn sie richtig herum eingebaut ist. Bei dem Vorwiderstand der LED handelt es sich um 220Ω, der Zweite hat 100kΩ. Der Transistor ist wieder ein NPN-Transistor (PN2222).
Experiment: Wie funktioniert ein Nachtlicht?
Erklärung: Die Schaltung funktioniert im Zusammenspiel der beiden neuen Bauteile.
Der Fotowiderstand verändert sich mit der Helligkeit. Ist es dunkel erhöht sich sein Widerstandswert, wie bei einem Potentiometer, bis er keinen Strom mehr durchlässt.
Ein NPN-Transistor ist wie ein kleiner Schalter in einem elektrischen Kreislauf. Er hat drei Teile: den Emitter, die Basis und den Kollektor.
Der Emitter ist wie der Eingang des Schalters. Der Kollektor ist wie der Ausgang, und die Basis ist wie der Knopf, den du drücken würdest, um den Schalter zu aktivieren.
Wenn du den Knopf (die Basis) drückst, wird der Schalter eingeschaltet, und der Strom kann vom Eingang (dem Emitter) zum Ausgang (dem Kollektor) fließen. Wenn du den Knopf nicht drückst, ist der Schalter ausgeschaltet, und der Strom kann nicht fließen.
Der NPN-Transistor hilft uns, den Strom in einem elektrischen Kreislauf zu steuern. Wenn wir die Basis mit Strom versorgen, wird der Transistor eingeschaltet, und Strom kann fließen. Wenn wir die Basis nicht mit Strom versorgen, wird der Transistor ausgeschaltet, und der Strom wird blockiert.
Alarmanlage
Neues Bauteil: Aktiver Buzzer
Die obige Schaltung habe ich auf dieser Seite gefunden und für einen aktiven Buzzer leicht abgewandelt.
Baue die Schaltung wie oben gezeigt auf. Der Widerstand hat 1kΩ, der Kondensator 100nF. Der Transistor ist wieder ein NPN-Transistor (PN2222).
Experiment: Baue eine Alarmanlage
Wir haben die Alarmanlage mit Tesafilm und einem Streifen Alufolie als Leiter an der Zimmertür befestigt. Wird die Tür geöffnet hat einer der Drähte keinen Kontakt mehr zu dem Streifen aus Alufolie. Der Kontakt ist unterbrochen und der Buzzer piept los. Jetzt kann sich niemand mehr unentdeckt in das Kinderzimmer schleichen!
Das waren die fünf Experimente für Anfänger. Ich habe noch weitere Ideen wie zum Beispiel eine LED die man aus- und wieder anpusten kann. Vielleicht gibt es dazu später noch ein Update.
Wenn ihr Ideen für einfache Experimente habt, dann hinterlasst doch einfach einen Kommentar.
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