陪孩子一起玩:中小学创客与机器人DIY精选36例
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创客入门小制作

简易LED小手电

小朋友们,有过在没有路灯的晚上走路,害怕跌绊摔倒的经历吗?夜晚的光线十分暗,那该怎么办呢?要是自己能制作一个小手电,随身携带,是不是很方便啊!

那你们知不知道小手电是谁发明的呀?

科普知识

一百多年前,从俄国移民到美国的康拉德·休伯特发明了手电筒。

休伯特下班回家,一位朋友自豪地向他展示了一个闪光的花盆。原来,朋友在花盆里装了一节电池和一个小灯泡。电门一开,灯泡照亮了花朵,显得光彩夺目。

休伯特看得入了迷,这件事给他以启示。他有时在夜晚黑暗中走路,高一脚低一脚很不方便,就在不久前他还不得不提着笨重的油灯到漆黑的地下室找东西。他想,如果能用电灯随身照明,不是实用方便吗?于是,休伯特把电池和灯泡固定在一起,并在外面包裹一层外壳,这样,第一个移动照明手电筒问世了。

工作原理

手电筒是一种让小灯泡发出光相对集中地照射出去的工具。首先要解决的是电源,也就是电池,电池可以用干电池、充电电池、化学电池等。多用几个电池,串联起来,可以提供的电压会更大,因为串联电池组的电压等于各个电池的电压之和。为了使灯光能更集中地照射出去,需要一个凹面镜,可以用表面有镀膜的铝合金薄片制成,凹面镜表面会对灯光发生镜面反射,小灯泡放在凹面镜焦点的位置,从凹面镜焦点射向凹面镜的光将平行射出形成一根光柱。

现在的手电筒

综合起来,自制手电筒利用了以下科学原理:化学能可以转化为电能、串联电池组的电压等于各个电池的电压之和、电流的热效应(小灯泡发光)、镜面反射、凹面镜对光有汇聚作用。

流明,是描述光通量的物理单位,物理学解释为1烛光[cd,坎德拉(Candela),发光强度单位,相当于一只普通蜡烛的发光强度]在1个立体角(半径为1m的单位圆球上1m2的球冠所对应的球锥所代表的角度,其对应中截面的圆心角约65°)上产生的总发射光通量。考虑整个圆球的立体角为4π,1烛光总发射的光通量为4π(约12.57)lm。任意大小的球总立体角均为4π,因此烛光的总光通量固定为4πlm,不因距离变化而变化。

本课任务

设计制作一个简易LED小手电,该简易LED小手电的聚光筒、电池盒位置可以进行适当的调节。

可根据搭建图准确快速进行搭建,能正确快速连接线路。

材料准备

一个3.3V高亮度贴片式LED、两节干电池(5号)、两根导线、一个带闸刀开关电池盒、一个矿泉水瓶盖。

接线原理图

3V高亮度贴片式LED

当合上闸刀开关K后,电流从电源正极出发,经过红导线、3V高亮度贴片式LED正极、LED的负极、黑导线,最后流到电源的负极,LED被点亮;当抬起闸刀开关K后,电源断路,没有电流流过LED,LED灯熄灭。

组装参考步骤

第1步:做简易的反光罩。将矿泉水瓶盖如图所示,打两个小孔。

第2步:将电池盒的两根导线分别穿入两个小孔。

第3步:将高亮度LED发光管两只引脚分别连接上红和黑两根导线。

注意正极和负极的连接!

第4步:将高亮度LED发光管放入瓶盖中,然后将瓶盖用双面胶或热熔胶棒固定在电池盒上。

第5步:将电池上入电池盒中。

恭喜,您的简易LED小手电制作完成,赶快闭合闸刀开关通电试试吧!

探索与创新

根据简易LED小手电的功能特点,我们还可以利用LED照明电路原理设计出其他功能的作品吗?把你的想法写在下面。