Nøkler til Naturfag: Velkommen til kursdag 3!

Transkript

1 Nøkler til Naturfag: Velkommen til kursdag 3! Tid Hva Ansvarlig Erfaringsdeling Oppsummering FFLR Eli Munkeby Pause Elektrisitet: grunnbegreper Berit Bungum, Roy Even Aune Lunsj Elektriske kretser Berit Bungum Pause Elektrisitet og magnetisme Berit Bungum Veien videre (om andre FFLR-enheter, nettverkssamling) Eli Munkebye

2 Hjemmelekse fra sist: Velg en episode/aktivitet der du mener det var tydelig at elevene lærte noe. Begrunn: Hvorfor mener du at de lærte noe av denne episoden/aktiviteten? Hva er bevisene dine for elevenes læring i denne episoden/aktiviteten? 2 Velg en episode/aktivitet der du mener elevene ikke lærte noe særlig. Begrunn: Hvorfor mener du at de ikke lærte noe av denne episoden/aktiviteten? Hva er bevisene dine for at elevene ikke lærte noe særlig i denne episoden/aktiviteten?

3 Elektrisitet: grunnbegreper Elektriske kretser Berit Bungum Skolelaboratoriet NTNU 3

4 Grunnleggende kretslære: Hva skal til for at lyspæra skal lyse? Skriv det Si det Gjør det

5

6 Hvorfor lyser pæra? Hvilken forklaring er best?

7 Begreper Batteri spenningskilde Ledninger, for å oppnå kontakt Elektrisk strøm Sluttet krets Elektrisk spenning Energi Effekt Ladning Elektroner?

8 Vanlige forestillinger om elektriske kretser: Enpol-modell 8

9 Strømforbruksmodell Strøm fra kilde til forbruker Ofte kombinert med enpol-modell 9

10 Strømforbruksmodell: Strømmen brukes opp underveis i kretsen 10 Hvorfor er dette vanlig å tenke? Hvorfor blir det feil?

11 To-komponentmodell: To slags elektrisitet, begge typer trengs for å få lys i lampa --- Pluss og minus? --- Rød og svart ledning? 11

12 12 Grubletegninger: se naturfag.no

13 Sluttet krets: Den mystiske boksen Den mystiske boksen kan brukes til å illustrere naturvitenskapens egenart. Basert på eksperimenter kan vi lage en beskrivelse (modell) av hvordan ledningene er koplet inni boksen. - Men vi kan ikke åpne opp og se! - Noen ganger finner forskere ut at det behøves en ny modell, fordi nye eksperimenter ikke stemmer med den modellen vi har 13

14 Nøkkelideer Vi må ha en sluttet krets for at det skal gå strøm Strømmen er den samme overalt i kretsen Med flere pærer koplet i serie i samme krets lyser hver av dem svakere enn om de er alene 14

15 Problemer: Noe må bli brukt opp! Elektroner avgir energi til lyspæra, og da må de bevege seg saktere etterpå! LØSNING: Vi må se på kretsen som en helhet. Vi må snakke om energi, og om spenning 15

16 Spenning = arbeid pr ladning, Spenning mellom to punkter A og B sier hvor mye energi som skal til for å flytte en ladning mellom A og B. 16 Eller: Hvor mye energi spenningskilden tilfører hver ladning Eller: Hvor mye energi som tilføres kretsen

17 17 Modeller for strøm og spenning: Spenning som vanntrykk i en foss

18 Vannpumpe som analogi: 18 Tellus 9

19 Tau som analogi Strøm som et tau: Analogi som gir en opplevelse av kontinuitet i kretsen - Strømmen er den samme overalt i kretsen (tauet må gå like fort alle steder, hvis det ikke er elastisk) - Vi har en overføring av energi (blir du varm i hendene av tauet?) 19 - Energien kommer fra den som drar tauet rundt (batteriet)

20 Serie- og parallellkopling Kople to lyspærer i parallell med et batteri. Hva blir forskjellen på hvordan de lyser, sammenliknet med når de koples i serie? 20

21 Serie: Strømmen er den samme i hele kretsen Lampene lyser like sterkt (hvis de er like!), men svakere enn om de er alene i kretsen 21 Parallell: Lampene lyser uavhengig av hverandre, (ca) like sterkt som når de er alene Strømmen deler seg i forgreiningspunkt, men det kommer totalt mer strøm fra batteriet

22 22 Hvordan kan vi beskrive serie- og parallellkoplinger med fossefallet som analogi?

23 23

24 Hvordan vil lampene A, B og C lyse? Lag en hypotese, diskuter, test og forklar B A C 24

25 Utfordring: Vi kobler ut pære B. Hva skjer med pærene A og C; vil de lyse sterkere, svakere eller som før? TENK PAR DEL: 25 Gi en forklaring på hvorfor det blir slik du mener!.

26 Flere feilaktige tankemodeller: Konstant strømkilde modell: Spenningskilden gir en bestemt strømstyrke. I parallellkopling tenker man derfor at lampene lyser svakere fordi de må dele på denne strømmen 26

27 27 Sekvenstenkning: Kretsen betraktes sekvensielt, hva som skjer ett sted i kretsen har betydning for komponenter senere i kretsen, men ikke dem foran.

28 Mål for elevens forståelse: Sirkuleringsmodell: Sluttet krets betingelse for strøm Ohms modell: Kretsen betraktes som ett system. Ohms lov U = R I gjelder for hele kretsen og for hver komponent Vi kommer ikke utenom spenningsbegrepet! Elever har ofte strøm som primært begrep. 28

29 Les det! Fysikk for lærere Gyldendal. Forfattere: Carl Angell, Eirik Grude Flekkøy, Jostein Riiser Kristiansen

30 Elektrisitet kombinert med magnetisme - hele grunnlaget for vårt teknologiske samfunn! LÆREPLANEN: - gjennomføre forsøk med magnetisme og elektrisitet, beskrive og forklare resultatene 30

31 Tre viktige sammenhenger mellom magnetisme og elektrisitet: 31 1.Elektromagnet: Elektrisk strøm skaper et magnetfelt. 2.Induksjon: Endring i magnetfelt skaper elektrisk strøm (f eks i generatoren i et kraftverk) 3. Magnetisk kraft på leder: En strømførende leder i et magnetfelt utsettes for en kraft

32 32 1. Elektromagnet: Elektrisk strøm skaper et magnetfelt. Magnetfeltet forsterkes ved at lederen er kveilet som en spole:

33 2. Induksjon: Endring i magnetfelt skaper elektrisk strøm 33

34 34 Induksjon med generator i et kraftverk

35 3. Kraft på strømførende leder i magnetfelt = prinsippet for en elektromotor! 35

36 Elektromotor Elektrisk strøm i magnetfelt skaper mekanisk bevegelse («Motsatt» av generator, hvor bevegelse og magnetfelt skaper elektrisk strøm!) Lag en elektromotor av en fyrstikkeske! 36

37 37