Come dicevo nell’articolo precedente Arduino è il connubio perfetto tra il mondo della elettronica e della informatica.
Ma in che modo e con che approccio insegnare le basi della elettronica ad un bambino?
Articoli Precedenti:
I bambini sono come piccole spugne, non è difficile fargli apprendere le cose, e anche l’energia elettrica, se spiegata adeguatamente, non sarà un argomento difficile da capire.
In questo articolo vedremo come.
Se si sta li a dispensare teoria e nozioni complesse allora perde interesse prima del tempo. All’inizio non è importante come arriva al risultato ma che utilizzi gli strumenti a sua disposizione nel modo più creativo possibile e soprattutto divertendosi.
Ci sono alcuni concetti fondamentali tra cui:
- L’anello chiuso di un circuito. Corrente che circola dal polo positivo al negativo senza sosta.
- I tre concetti base della tensione, della corrente e della resistenza, tra loro legati attraverso la legge di Ohm.
- I materiali conduttori, isolanti e semiconduttori;
- Prove pratiche con Led, circuiti in serie e in parallelo;
LA CORRENTE ELETTRICA
La corrente elettrica è dunque costituita da elettroni che scorrono all’interno di un filo. Descrivi al tuo bambino gli elettroni come delle palline che, scorrendo, azionano delle componenti elettriche, come fossero dei piccoli mulini. Piccoli mulini che, una volta azionati dagli elettroni, producono luce, suoni, movimento.
IL CIRCUITO ELETTRICO
Per comprendere circuito elettrico possiamo paragonare un circuito elettrico a una fontana.
- La pompa dell’acqua che mette in circolo il liquido è il generatore di tensione,
- Il restringimento del tubo che ha come funzione il limitare il passaggio della corrente è la resistenza.
- Una ruota o ingranaggio che gira grazie al flusso dell’acqua può essere paragonato ai dispositivi che utilizzano energia elettrica come le lampadine.
- I tubi dell’acqua hanno il compito di far passare e scorrere l’acqua così come i cavi elettrici
Immaginiamo una cascata artificiale: l’acqua cade verso il basso, dal punto più alto, poi, grazie alla presenza di una pompa che la spinge verso l’alto, torna su per ricadere ancora e così via. È facile comprendere che senza la pompa l’acqua resterebbe in basso e il ciclo si interromperebbe. Per la corrente accade una cosa molto simile: per far sì che gli elettroni possano ritornare nel “punto più alto”, una volta radunati in quello più basso, e quindi muoversi per generare energia, occorre una specie di “pompa”, ossia un generatore (ad esempio una batteria o una presa di corrente).
TENSIONE, CORRENTE E RESISTENZA
Le grandezze fondamentali dell’energia elettrica sono:
Tensione: più la tensione è alta, più sarà alta la cascata. La tensione si misura in Volt.
Intensità di corrente: più l’intensità di corrente è alta, più la cascata sarà larga. L’intensità invece si misura in Ampere.
Resistenza: Il restringimento del tubo che ha come funzione il limitare il passaggio della corrente;
Questi tre concetti sono legati da una LEGGE: la legge di ohm.
Per esaminare questi concetti immaginiamo di soffiare dentro una cannuccia. L’aria spinge il liquido che fuoriesce dall’altro lato.
Abbiamo quindi il soffio, l’acqua, la cannuccia, lo spessore della cannuccia che ci affatica.
- il soffio è la tensione elettrica, che spinge l’acqua nella cannuccia. Proprio come la pila o la batteria che “soffia” spingendo gli elettroni nel conduttore; (Voltaggio V)
- l’acqua è l’insieme degli elettroni, quindi è la quantità di corrente. Più acqua c’è e più importante sarà l’effetto elettrico finale; (intensità di corrente I)
- la cannuccia rappresenta il filo elettrico;
- lo spessore della cannuccia è la resistenza elettrica. Più è stretta e meno elettroni passano. (Resistenza R)
COLLEGAMENTO IN SERIE
In un circuito elettrico abbiamo queste palline (elettroni) che si muovono in un solo verso.
Un circuito elettrico può essere paragonato a un via vai di bambini che si muovono nella stessa direzione e verso, possono attraversare una sola strada, disponendosi uno dietro l’altro. Se un bambino si ferma si blocca il flusso del cammino di tutti gli altri.
I bambini si muovono all’interno di un cunicolo (cavi o fili).
Il generatore è come il latte e serve dare energia al bambino. Senza latte i bambini prima o poi smetteranno di muoversi e non potranno muoversi più e di conseguenza il percorso sarà bloccato completamente.
La resistenza è come una strettoia. Limita il transito e la manovrabilità dei bambini.
La lampadina (utilizzatore di energia) è rappresentato da un gioco che i bambini vogliono utilizzare. Costituisce la finalità del loro percorso.
COLLEGAMENTO IN PARALLELO
In questo tipo di collegamento i bambini possono attraversare diverse strade alternative. Se un bambino blocca il flusso del cammino in una strada, gli altri bimbi possono continuare a percorrere le altre vie.
I bambini si muovono all’interno di un cunicolo (cavi o fili). I bambini, in questo caso, scelgono casualmente la strada da percorrere.
Il generatore è come il latte e serve dare energia al bambino. Senza latte i bambini prima o poi smetteranno di muoversi e non potranno muoversi più e di conseguenza il percorso sarà bloccato completamente.
La lampadine (utilizzatore di energia) è rappresentato da un gioco che i bambini vogliono utilizzare. Costituisce la finalità del loro percorso.
RISPARMIO ENERGETICO
Lasciare accesa la playstation mentre non c’è nessuno che gioca, equivale a lasciare aperto il rubinetto dell’acqua e lasciarla scorrere senza motivo.
DI COSA ABBIAMO BISOGNO?
Se provassimo a guardare un LED da vicino in trasparenza ci accorgeremmo che al suo interno ci sono due piccoli piedini, uno piccolo e uno più grande che assomiglia a una mazza da golf rovesciata. Dovremo ricordarci di questo particolare più avanti, quando ci troveremo a montare il nostro primo circuito – anche quelli successivi, a dire la verità – perché i LED si accendono solo se vengono montati nel verso corretto.
RESISTENZA
La breadboard è utilizzata per creare circuiti con Arduino senza saldature.
Nel momento in cui si effettua un collegamento dobbiamo sapere che “l’energia elettrica” giunge su tutti i fori della stessa linea in modo verticale nella parte centrale, e orizzontale nella parte esterne.
Fonti esterne: elettronica opensource per alcune immagini e riferimenti
Link utili
- Arduino UNO R3
- Elegoo UNO R3
- Arduino Starter Kit per principianti
- Elegoo Advanced Starter Kit
- Arduino Nano
Simone Candido
Simone Candido è un ragazzo appassionato del mondo tech nella sua totalità. Simone ama immedesimarsi in nuove esperienze, la sua filosofia si basa sulla irrefrenabile voglia di ampliare a 360° le sue conoscenze abbracciando tutti i campi del sapere, in quanto ritiene che il sapere umano sia il connubio perfetto tra cultura umanistica e scientifica.