El juego de Kirchoff: 7 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

El fondo aburrido:

La enseñanza de la electrónica es difícil porque gran parte de ella es conceptual y puede ser difícil de comprender. Uno de esos temas difíciles de la electrónica incluye las leyes de Kirchoff (las leyes de voltaje y corriente, con las siglas KVL y KCL respectivamente). Saltaré la enseñanza de KVL y KCL en este Instructable, y dejaré eso para el lector en Google. En cambio, cubriré un gran juego de Kirchoff.

Encontré este prometedor juego de aula del profesor de física jubilado John Coenraads en su sitio web en Ontario, Canadá (https://sites.google.com/site/frugalphysics/kirchoff-game) y lo usé con éxito como profesor de doble inscripción. con mi clase del Centro Técnico y de Carreras con estudiantes de secundaria de 16 y 17 años. Quería escribir este Instructable con instrucciones para los pasos que seguí, los resultados y pensamientos para futuras mejoras.

También agradecemos al otro maestro de esta clase, el instructor de mecatrónica de la escuela secundaria Paul Lathrop, el adulto que se muestra en las imágenes de abajo. Él fue quien se tomó el tiempo para enseñar y evaluar a los estudiantes los conceptos básicos del cálculo de resistencia en serie y paralelo, sin los cuales las lecciones y el juego de las Leyes de Kirchoff no habrían tenido sentido. Esa es más o menos la forma en que él y yo formamos equipo con estos estudiantes.

De acuerdo, basta de cosas aburridas, ¡vamos al juego!

Paso 1: los mosaicos del juego

El juego se juega con fichas, como Scrabble. Antes de la clase, el profesor tendrá que imprimirlos (preferiblemente a color) y cortarlos en sus piezas individuales.

Las piezas del juego son fichas cuadradas que representan los componentes del circuito eléctrico.

• Baterías

• Bombillas

• Fusibles

• Interruptores

Paso 2: configurar equipos

En lugar de que los estudiantes individuales jugaran el juego, decidí establecer equipos para mantener el ritmo del juego moviéndose más rápido. Eso significa que tuve que crear un conjunto completo de mosaicos para cada equipo.

Aquí puede ver que estoy barajando las fichas antes de ponerlas en sobres de equipos individuales. Le di a cada equipo un nombre de "sonido electrónico", y también escribí el nombre en la parte posterior de cada baldosa para su posterior limpieza y puntuación.

Paso 3: Los equipos se turnan para colocar las piezas del juego

Cada equipo puede elegir 6 piezas al azar.

Los equipos se turnan para agregar tantas fichas a un circuito nuevo o existente como deseen.

Esta secuencia de fotos muestra al Equipo 1 haciendo su primer movimiento usando 4 piezas de juego.

Paso 4: otros equipos pueden verificar si es un circuito válido

El circuito creado por las piezas de juego recién colocadas es válido si …

• no tiene cortocircuitos (los circuitos abiertos están bien)
• cada bombilla tiene la corriente especificada a través de ella de acuerdo con KVL
• cada bombilla tiene el voltaje especificado a través de ella de acuerdo con KVL

Paso 5: Desafío y puntuación

Los equipos rivales pueden desafiar si sienten que el circuito no es válido. Si se mantiene el desafío, las piezas del juego deben retirarse, pero si se anula el desafío, el equipo desafiante pierde su turno.

La puntuación se realiza agregando la potencia de las bombillas recién agregadas. En el ejemplo, se obtuvieron un total de 24 puntos (o 24 Watts).

Paso 6: reglas de juego restantes

Los equipos reemplazan sus fichas de su sobre barajado, de modo que siempre tengan un total de 6 piezas de juego.

También incluimos las piezas del juego de "cambiar" y "fusionar" con las reglas especiales señaladas en estas imágenes, pero no agregaron mucho al juego en general, y probablemente no las usaría en futuras iteraciones.

El juego termina cuando un equipo ya no tiene suficientes fichas en su sobre para reemplazar todas las fichas jugadas. En ese momento, el juego se detiene y se cuenta el ganador.

Paso 7: Cómo fue en la vida real

Tuvimos un buen número de estudiantes en el aula y pudimos crear 4 equipos grandes de hasta 5 estudiantes cada uno. Puede ver a los estudiantes, agrupados en equipos por la proximidad de los asientos, y también los puntajes finales de los equipos al final del juego, siendo el "Equipo mu" el claro ganador. También puede ver los circuitos finales que construyeron.

Consejos para futuros juegos:

Creo que las piezas del juego "Switch" y "Fuse" se pueden omitir porque el ritmo del juego con un número tan grande de estudiantes resultó ser demasiado lento. En la siguiente iteración, aumentaría la cantidad de bulbos y tal vez aumentaría la cantidad de piezas de juego que un equipo obtiene en cada turno.