Modul nr Transport av elektrisk energi - vgs

Transkript

1 Modul nr Transport av elektrisk energi - vgs Tilknyttet rom: Energi og miljørom, Harstad

2 1081 Newton håndbok - Transport av elektrisk energi - vgs Side 2 Kort om denne modulen Modulen tar for seg transport av elektrisk energi. Gjennom målinger og eksperimenter skal elevene få innblikk i magneters og strømspolers egenskaper, og se hvilke vekselvirkninger det er mellom fenomenene magnetisme og elektrisitet. Elevene skal se hvordan dette kan utnyttes til å lage elektromagneter, og også hvordan dette muliggjør produksjon og enkel transport av elektrisk energi. Elevene skal også gjennom målinger og eksperimenter få innblikk i egenskapene og virkemåtene til en transformator. Denne kjennskapen skal elevene ta med seg og gjøre forsøk med transformatorer i forbindelse med transport av elektrisk energi. Elevene skal få kjennskap til hvorfor det benyttes høyspenning ved denne transporten, og videre sammenligne og vurdere effektstapforskjeller for ulike transportoppsett. Modulen inneholder 2 aktiviteter: 1. Magneter og spoler 2. Transformator og transport Besøket på Newton-rommet tar en skoledag. For- og etterarbeidet tar 2 skoletimer hver. Modulen kan hvis ønskelig benyttes som kompetanseheving for lærere innenfor feltene elektrisitet, magnetisme og induksjon. Praktisk informasjon Besøkslærer skal på forhånd ha delt inn elevene i grupper på tre eller fire, som skal samarbeide på Newtonrommet. Besøkslærer bør på forhånd orientere newtonlæreren om hvilket forarbeid klassen har gjort. Hvis ønskelig, kan deler av aktivitetene utelates, for heller å bruke mer tid på det resterende. Regler for Newtonrommet må være gjennomgått med elevene på forhånd. Hvis nødvendig (avhengig av avstand), sørger prosjekteier for transport til og fra Newtonrommet. Besøkslæreren følger med klassen på bussen. Elevene skal ha med matpakke, skrivesaker, notatblokk og kalkulator. Annet utstyr deles ut i Newtonrommet. Newtonlærer informerer om krav til sikkerhet i Newtonrommet når klassen kommer. Dersom newtonlærer blir syk vil dagen i Newtonrommet bli avlyst. Besøkslærere vil da bli oppringt av Newtonlæreren. Klassen vil få mulighet til å besøke rommet ved en senere anledning. Modulen kan hvis ønskelig benyttes som kompetanseheving for lærere innenfor feltene elektrisitet, magnetisme og induksjon. Modulplan Forarbeid i skolen I Newton-rommet Kl : Oppstart. Informasjon og gjennomgang av aktiviteter. Kl : Elevene jobber med Aktivitet 1, og om tid begynner med Aktivitet 2. Kl : Lunsjpause. Kl : Elevene jobber med Aktivitet 2. Kl : Newton-vannkraftverket, eller at elevene jobber med digital presentasjon (evt labrapport). Kl 14.30: Opprydning og avslutning. Etterarbeid i skolen

3 1081 Newton håndbok - Transport av elektrisk energi - vgs Side 3

4 1081 Newton håndbok - Transport av elektrisk energi - vgs Side 4 Didaktisk plan for for- og etterarbeid Forarbeid Kort beskrivelse Før elevene kommer til Newtonrommet bør de ha hatt en teoretisk gjennomgang av emnene magnetisme og induksjon, tilsvarende læreplanmål i faget 3Fy (Fysikk 2). Besøkslærer bør også på forhånd ha gjennomgått bruk av multimeter, og hvordan man bruker dette til å måle strøm, spenning og resistans i ulike strømkretser. Et elevark på multimeter kan finnes på Newtonserveren. Kompetansemål med læringsmål Forklare egenskaper til en permanent stavmagnet, og hvordan man kan bruke kompass til å bestemme utseendet og retning til dets magnetiske felt. Forklare hvordan en strømførende spole setter opp magnetfelt, hvilke parametre som bestemmer styrken på feltet, og hvordan man kan bestemme den magnetiske syd- og nordpol som settes opp. Forklare hvordan en jernkjerne kan bidra til å forsterke det magnetiske feltet som settes opp i en strømførende spole. Forklare hvordan man kan lage en elektromagnet, og drøfte hvilke faktorer som bestemmer magnetens styrke. Forklare hvordan en magnet i bevegelse kan indusere strøm i en spole, vurdere hvilke faktorer som bestemmer styrken av den induserte strømmen, og drøfte energiovergangene som her finner sted. Forklare hvordan elektrisk energi kan transporteres fra en strømførende spole til en annen, og i denne forbindelse drøfte forskjeller på bruk av likestrøm og vekselstrøm. Forklare hvordan vekselvirkningene mellom magneter og spoler utnyttes i produksjon av elektrisk energi. Forklare hvordan en transformator virker, og gjennom forsøk finne sammenhenger mellom vindingstall og strøm/spenning på primær- og sekundærspolen. Gjøre antakelser om bevart elektrisk effekt, og utlede disse sammenhengene teoretisk. Forklare hvordan et multimeter brukes til å måle størrelsene strøm, spenning og motstand, og hvordan dette i praksis gjøres for en gitt strømkrets. Forklare hvordan man kan bestemme tap av elektrisk effekt ved transport, og hvordan bruk av transformatorer kan redusere denne ved transformering opp til høyspent. Gjøre antakelser, og teoretisk utlede effekttap med og uten bruk av transformatorer.

5 1081 Newton håndbok - Transport av elektrisk energi - vgs Side 5 Gjennomføring og metodikk Vedlegg til aktivitet Etterarbeid Kort beskrivelse Etterarbeid Elevene kan skrive rapporter på en eller flere av aktivitetene som ble gjennomgått på Newtonrommet. Innholdet i rapportene kan gjerne defineres av besøkslærer. Elevene kan jobbe videre med hvordan flere av momentene i aktivitetene benyttes i et vannkraftverk. Kompetansemål med læringsmål Forklare egenskaper til en permanent stavmagnet, og hvordan man kan bruke kompass til å bestemme utseendet og retning til dets magnetiske felt. Forklare hvordan en strømførende spole setter opp magnetfelt, hvilke parametre som bestemmer styrken på feltet, og hvordan man kan bestemme den magnetiske syd- og nordpol som settes opp. Forklare hvordan en jernkjerne kan bidra til å forsterke det magnetiske feltet som settes opp i en strømførende spole. Forklare hvordan man kan lage en elektromagnet, og drøfte hvilke faktorer som bestemmer magnetens styrke. Forklare hvordan en magnet i bevegelse kan indusere strøm i en spole, vurdere hvilke faktorer som bestemmer styrken av den induserte strømmen, og drøfte energiovergangene som her finner sted. Forklare hvordan elektrisk energi kan transporteres fra en strømførende spole til en annen, og i denne forbindelse drøfte forskjeller på bruk av likestrøm og vekselstrøm. Forklare hvordan vekselvirkningene mellom magneter og spoler utnyttes i produksjon av elektrisk energi. Forklare hvordan en transformator virker, og gjennom forsøk finne sammenhenger mellom vindingstall og strøm/spenning på primær- og sekundærspolen. Gjøre antakelser om bevart elektrisk effekt, og utlede disse sammenhengene teoretisk. Forklare hvordan et multimeter brukes til å måle størrelsene strøm, spenning og motstand, og hvordan dette i praksis gjøres for en gitt strømkrets. Forklare hvordan man kan bestemme tap av elektrisk effekt ved transport, og hvordan bruk av transformatorer kan redusere denne ved transformering opp til høyspent. Gjøre antakelser, og teoretisk utlede effekttap med og uten bruk av transformatorer.

6 1081 Newton håndbok - Transport av elektrisk energi - vgs Side 6 Gjennomføring og metodikk Vedlegg til aktivitet

7 1081 Newton håndbok - Transport av elektrisk energi - vgs Side 7 Forankring i læreplanene i Kunnskapsløftet (LK 06) Forklare egenskaper til en permanent stavmagnet, og hvordan man kan bruke kompass til å bestemme utseendet og retning til dets magnetiske felt. Forklare hvordan en strømførende spole setter opp magnetfelt, hvilke parametre som bestemmer styrken på feltet, og hvordan man kan bestemme den magnetiske syd- og nordpol som settes opp. Forklare hvordan en jernkjerne kan bidra til å forsterke det magnetiske feltet som settes opp i en strømførende spole. Forklare hvordan man kan lage en elektromagnet, og drøfte hvilke faktorer som bestemmer magnetens styrke. Forklare hvordan en magnet i bevegelse kan indusere strøm i en spole, vurdere hvilke faktorer som bestemmer styrken av den induserte strømmen, og drøfte energiovergangene som her finner sted. Forklare hvordan elektrisk energi kan transporteres fra en strømførende spole til en annen, og i denne forbindelse drøfte forskjeller på bruk av likestrøm og vekselstrøm. Forklare hvordan vekselvirkningene mellom magneter og spoler utnyttes i produksjon av elektrisk energi. Forklare hvordan en transformator virker, og gjennom forsøk finne sammenhenger mellom vindingstall og strøm/spenning på primær- og sekundærspolen. Gjøre antakelser om bevart elektrisk effekt, og utlede disse sammenhengene teoretisk. Forklare hvordan et multimeter brukes til å måle størrelsene strøm, spenning og motstand, og hvordan dette i praksis gjøres for en gitt strømkrets. Forklare hvordan man kan bestemme tap av elektrisk effekt ved transport, og hvordan bruk av transformatorer kan redusere denne ved transformering opp til høyspent. Gjøre antakelser, og teoretisk utlede effekttap med og uten bruk av transformatorer.