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电子是当今的热门话题，许多孩子们也期望了解并掌握这个重要技术的基本原理。本文是一个面向孩子们的基础电子课程，将并以简单有趣的方式教他们基础知识，激发他们的兴趣。 电子是当今的热门话题，许多孩子们也期望了解并掌握这个重要技术的基本原理。本文是一个面向孩子们的基础电子课程，将并以简单有趣的方式教他们基础知识，激发他们的兴趣。 如今的电子电路是可编程的与往昔的电子电路不同，如今的电子电路增加了可编程性。例如，一个复杂的系统现在由自动装置、指示器和传感器组成，只需一个小型微控制器（MCU）即可创建，而在过去，则需要由数千个电子元器件组成的大型电路来实现。 因此，当下年轻人的逻辑能力非常接近自动系统的行为。 目前的学校为学生提供了许多学习新方法的时间，例如他们非常早就接触到了数字，为学习编码打下了基础。此外还有SAM Labs（参见图 1），这是一种独一无二的编码资源，是用于设计、构建和调整程序的实践课程工具包，包括尖端编码软件、简单的蓝牙连接硬件等。它易于使用和理解，对于那些对电子设备、工程学及技术等方面感兴趣的孩子而言是一个非常实用的启蒙工具。让学生提前对技术产生兴趣并促使他们提出与技术运作相关的问题。
图 1：创新而有趣的SAM Labs 学生可以使用SAM Studio基于模块的拖放编码来开发移动、点亮以及与环境交互的复杂系统。由于SAM模块通过蓝牙进行连接，新项目就可以移动、点亮和与环境交互。该方法使学生能够快速轻松地创建和学习，从早期引入概念，并提供编码和原型解决方案。学生可以使用编码和原型解决方案快速轻松地创建和学习。甚至孩子们不会意识到自己正在学习科学原理。例如，Maker专业课程使K-8教师能够支持他们的孩子进行基于活动的学习、探索和原型制作。 该公司提供了几种工具包，每种工具包都有特定的用途，专门用于一定程度的知识基础和难度。例如，儿童可以使用和编程交互式积木来执行某些任务，这些与乐高积木兼容的小型可编程积木，可通过蓝牙连接到用户的设备、计算机或平板电脑。带有微型 USB 连接器的可充电电池为每个模块供电。这些模块由橡胶外壳保护，并且具有极强的抗冲击性。这些模块是无线的，不需要触摸或用电线连接，不使用的模块会被关闭，以便课程持续大约一周。 儿童电子很多孩子从六七岁开始就对电子产品产生了兴趣，他们先是被闪烁的灯光、旋转的电机和发声设备吸引，在玩了几分钟他们最喜欢的玩具后，他们就进入下一个有趣的阶段，即拆解，看看里面有什么。 这篇和后续的儿童电子系列文章将涵盖非常基本的电子技术主题，完全安全。 只需遵循理论或使用真实的电子元器件创建实际连接，就可以很容易地理解电路，所有这些都是现成的，此外孩子们也可以向大人寻求帮助。小而简单的实验可以在有趣和安全的操作中点燃激情。开始执行电子组装将需要工具和元器件（参见图 2）。以下是最重要的列表：
图 2：第一次实验所需的物品 电路为了理解电子学的一些基本元素，有必要探讨电路基础的最小理论。事实上，电流是一种电子流，它以无限涡流的形式从发电机的一极流向另一极。电路是发电机、电导体和负载之间的物理连接。为了保证电子循环通过，一些条件是必不可少的：
为了更好地理解电路的概念，可以将其与液压系统进行比较，如图3所示。事实上，将电流和水流进行比较，可以使控制这两个元素的概念和定律理解起来非常简单——它们非常相似。
图 3：电流和水流的相似之处 在图中可以看到：
这些元件中有任何一个断开，则不再有电子通过，电路开路。 点亮一个LED灯LED是一种通过让特定数量的电子流过，进而产生光子（光）的器件。电流不是随意设定的，所有参数必须使用基本的数学程序确定。下面的实验是完全安全的，并解释了一些基本的电子概念：
因此需要以下材料：
如上图所示，建立了以下连接：
如果连接正确完成，LED 会立即以正常亮度亮起。如果电池或 LED 的方向接反，则不会亮起。此时若拆下电阻并将两根松开的电线连接在一起，则会导致大量电子无限制地流向 LED，从而烧坏LED。 如何点亮两个 LED下一步是点亮两个或多个 LED 的步骤。事实上，这是一个非常简单的操作，但要正确执行它，必须遵守几条规则。 这个方案会与点亮一个LED的方案有所不同，在下面的案例中，让我们来探索点亮两个LED的正确方法。 不考虑使用两个电池、两个电阻和两个LED的简单解决方案的话，以下是可行的替代方案：
这两种方法决定了电流在电路中的传播方式，就像水网一样（参见图4中的两种解决方案）。让我们试着了解这两种方法是如何工作的。
图4： LED并联和LED串联。 这两种电路都可以点亮两个LED，但方式不同，让我们看看怎么做。 在左边的电路中（并联），电流随机地流过两条不同的路径：
在经过LED之后，两部分电流会再次汇聚到相同的路径上，返回到电池并重复该过程。 在右侧的电路中（串联），从电池中流出的电子流依次通过电阻器R3、LED D3和LED D4。在这两个例子中，LED都能正常亮起，所不同的是电路的类型。 值得注意的是，在第一个示例中，电阻器R1和R2的值为180Ω，而在第二个示例中，电阻器R3的值仅为47Ω。 这就让我们了解到，电阻值越低，通过电路的电子流就越高。 现在必须了解的是电路中电子循环的重要性。具体来说：
按照惯例，电子从正极到负极的方向移动，任何元器件中断都会中断这个过程，实际上，这个过程非常快，它们以大约 300,000 km/s的速度前进。大地（或地）的符号表示在这个电气分支上，有一个0V的电压。在并联电路中，两个分支是完全独立的。如果我们断开一个电阻器（例如R1）或一个二极管（例如D1），甚至通过将其倒置来反转其极性，另一个分支将继续工作而不会出现问题。然而，在串联电路中，情况并非如此。两个 LED 依赖于相同的电流，因此移除电阻 R3 或两个 LED（D3 或 D4）之一即可中断电路的运行。通常，照亮圣诞树的灯是串联的，一个灯泡烧坏就足以使整个电路无法使用。 练习在成年人的帮助下，尝试创建红绿灯的原型，如图5所示。它是一个由三个LED组成的电路，每个支路分别并联180Ω电阻器。与之前的接线图不同，这张图显示了三个开关的存在，这样就能使每个LED独立打开和关闭。三个LED的颜色必须是红色、黄色和绿色。组装非常简单，最有趣的是，这些玩具可以在家里自己制作。
图5：交通灯电路图 小结重要的是，不仅要仔细阅读这篇文章，还要通过尝试不同的电子电路将这些概念付诸实践，即使犯错误也要敢于再次尝试。 值得一提的使，尽管这些电子电路没有风险，但孩子们最好在成年人的帮助下进行实验。 电容器是最重要的电气元件之一，我们将在儿童基础电子课程的第二部分了解它的工作原理我们将从储能功能方面对其进行探索，所进行的测试和实验将侧重于这一要素。 电容器是最重要的电气元件之一，我们将在儿童基础电子课程的第二部分了解它的工作原理我们将从储能功能方面对其进行探索，所进行的测试和实验将侧重于这一要素。 电容器在第 1 部分中，我们了解了各种常见电子元件的功能。电阻器阻止电流流动，而LED二极管的功能就像一个灯泡，当电流（即使是非常小的电流）从其两个引脚流过时，LED二极管则被点亮，但LED二极管必须的阴极与阳极必须安装正确，不能颠倒过来。 在本文中，我们将介绍电容器的功能。尽管其电气结构始终相同，但它是一种具有广泛应用的独特而迷人的组件。根据使用环境的不同，它具有不同的功能。在这里，我们将使用电解电容器作为容器和电能容器。电容器是一个有两个导电极板的圆柱形元件。其连接必须遵守正确的方向，即正确的极性。 在内部，两个相互靠近的导体，中间夹一层不导电的绝缘介质，这就构成了电容器。当电容器的两个极板之间加上电压时，电容器就会储存电荷。 现在让我们做一个简单的实验，就是要让这个强大的容器充满能量。测试需要以下项目：
现在遵循图 1所示的各个阶段，要记住，电流与水非常相似，而电容器则与水桶非常相似：
图 1：电容器充电的阶段 自然地，电容器将以自主和自然的方式非常缓慢地放电。这是由泄漏电流引起的，在所有电子元件中都是绝对正常的。 不使用电池点亮LED二极管正如我们所见，电解电容器可与电池相当，但它们的能量电荷要低得多，而且它们的效用有限。此外，电容器中可存储能量的值由其“容量”决定。值越大，电容器可以容纳的能量就越多。 让我们看看如何使用电解电容器代替电池来点亮 LED 二极管。当然，首先要用上述步骤对电解电容器进行充电。图 2 显示了建议的接线和接线图。要进行实验，您需要以下材料：
如前所述，用电池给电解电容充电，然后按照电路图连接 LED 二极管和电阻器。请勿将已充电电容器的两个端子极板进行连接；可能会产生小火花。电解电容器提供电流，直到电流完全耗尽，使LED二极管瞬间亮起。不幸的是，由于电容器没有足够的面积来储存更多的能量，光只能持续几秒钟。市场上有更大的电容器，但它们非常昂贵（超级电容器）。下方的图表记录了随时间流过电路的电流。由于LED二极管的亮度会随着时间的推移而降低，因此最好在黑暗中进行实验。
图 2：LED 二极管由电解电容器供电几秒钟。 结论在电子学中，电容器用于许多不同的目的，而不仅仅是为了存储能量。这个组件也可以用来传递交流电，同时阻止直流电。当然，这个功能强大的电子元件最有趣的效果是在这个实验中看到的。为了延长电路的发光周期，可以采用高价的超级电容器，或者可以增加电阻的值，但亮度会降低，或者可以用更大的电压给电容器充电。 最好在成年人的帮助下逐渐接近电子设备，需要强调的是，为了确保儿童的安全，所有实验都必须使用低压 (4.5 V) 电池。 |
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