Modul nr. 1217 Elektrisk produksjon, transport og forbruk 8.-10. kl Tilknyttet rom: Energi og miljørom, Harstad
1217 Newton håndbok - Elektrisk produksjon, transport og forbruk 8.-10. kl Side 2 Kort om denne modulen Modulen tar for seg produksjon, transport og forbruk av elektrisk energi. Gjennom målinger og eksperimenter skal elevene først gå tilbake i historien og se på eksperimenter som var banebrytende for vår tids vanligste metode å produsere elektrisk energi. Videre skal elevene via praktiske forsøk få kjennskap til transformatorens virkemåte, og hvorfor denne er så viktig i forbindelse med langtransport av elektrisk energi. Til slutt skal elevene selv få gjøre en del beregninger på kostnader ved bruk av elektrisk energi. Her vil også elevene få en nærmere kjennskap til begrepene elektrisk effekt og kilowattimer. Så fremt det er tid og mulighet, vil elevene også i løpet av dagen få demonstrert et større vannkraftverk, og prøve å knytte komponenter fra overstående aktiviteter til dette. Modulen inneholder 3 aktiviteter: 1. Produksjon av elektrisk energi 2. Transport av elektrisk energi 3. Forbruk av elektrisk energi Slutten av dagen bør i tillegg inneholde en plenumsdiskusjon rundt aktivitetene, gjerne i forbindelse med digitale presentasjoner som elevene lager. Besøket på Newtonrommet tar en skoledag. Før elevene kommer til Newtonrommet bør de ha kjennskap til begrepene strøm og spenning. Videre bør de ha kjennskap til bruken av amperemeter og helst også digitalt multimeter. Les mer om dette under Forarbeid. Etter at elevene har vært på Newtonrommet kan de jobbe videre med sine eventuelle digitale presentasjoner, de kan jobbe videre med betydningen av induksjon i et samfunnsperspektiv, eller de kan skrive rapporter på en eller flere av aktivitetene som er gjennomgått. Tidsbruk på dette vil variere. Les mer om dette under Etterarbeid. Praktisk informasjon Besøkslærer skal på forhånd ha delt inn elevene i grupper på to til 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 stoffet. 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 (eller båten). 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 anleding til å besøke rommet ved en senere anledning. Modulplan Forarbeid i skolen I Newton-rommet 08.30-09.00: Oppstart og introduksjon 09.00-11.15: Aktivitet 1 og aktivitet 2 og eventuelt påstarte aktivitet 3 11.15-11.45: Lunsj (besøkslærer bestemmer sted) 11.45-14.00: Aktivitet 3 og eventuell digital presentasjon 14.00-14.30: Avslutning og oppsummering Etterarbeid i skolen
1217 Newton håndbok - Elektrisk produksjon, transport og forbruk 8.-10. kl Side 3 Didaktisk plan for for- og etterarbeid Forarbeid Kort beskrivelse Informasjon til besøkslærer: Når elevene kommer til Newtonrommet skal de kunne gi en kort forklaring på hva elektrisk strøm, elektrisk spenning, elektrisk effekt og elektrisk energi er. Videre må de kunne bruke et analogt amperemeter og helst også et digitalt multimeter. Kompetansemål med læringsmål Eleven skal kunne teste og beskrive hvordan magnetisme og elektrisitet vekselvirker med hverandre. Eleven skal observere at strømførerende ledere alltid vil sette opp et magnetisk felt, og at magnetiske felt i bevegelse fører til elektrisk strøm i nærliggende ledere. Eleven skal kunne bruke analogt amperemeter. Eleven skal kunne gjøre rede for betydningen av oppdagelsen av induksjon, og over hvilke faktorer som er avgjørende for mengden energi som produseres. Eleven skal kunne forklare hva en transformator er for noe, og hva i transformatoren som avgjør størrelsen på spenningstransformasjonen. Eleven skal kunne koble opp en ganske avansert krets, og kunne bruke multimetere til å måle spenningsfall i kretsen. Eleven skal kunne gjøre rede for betydningen av å bruke transformatorer ved transport av elektrisk energi. Eleven skal kunne bruke effektinformasjonen på elektriske apparater til å beregne kostnaden ved å bruke et gitt apparat en gitt tid. Eleven skal kunne bruke en effektmåler til å måle den elektriske effekten til et gitt apparat, og også kunne vurdere effektbruken til et apparat som hele tiden endrer ytelse. Eleven skal kunne vurdere hvilke hjemmeapparater som bruker mye elektrisk energi, og hvilke tiltak som kan gjøres for å redusere dette. Eleven skal kunne forklare kort hva elektrisk strøm, elektrisk spenning, elektrisk effekt og elektrisk energi er.
1217 Newton håndbok - Elektrisk produksjon, transport og forbruk 8.-10. kl Side 4 Gjennomføring og metodikk Under følger forslag til noen animasjoner som kan være aktuelle før Newtonbesøket: Begrepene strøm og spenning: Sprut og Spenning Strøm i en enkel strømkrets: Strømkrets Litt om bruken av analogt amperemeter og voltmeter: Over er det et bilde av en enkel strømkrets, med batteri, lyspære, amperemeter og voltmeter. Amperemeteret er merket med en A, mens voltmeteret er merket med en V, slik bildet viser. Når man skal måle strømmen med amperemeteret, må amperemeteret kobles slik at strømmen i kretsen går gjennom amperemeteret. På den måten kan amperemeteret "telle" antall elektroner på det stedet i kretsen som amperemeteret er koblet inn. Voltmeteret skal derimot kobles inn på en helt annen måte. Man sier at voltmeteret skal kobles over den komponenten (for eksempel en lyspære) man skal måle spenningen. I praksis betyr dette at de to ledningene fra voltmeteret skal kobles på hver sin siden av for eksempel lyspæra, slik bildet over viser. Hvis pila på amperemeteret eller voltmeteret spretter feil vei, det vil si under null, er det bare å bytte om på ledningene, og pila vil vise de riktige verdiene. Litt om multimeter:
1217 Newton håndbok - Elektrisk produksjon, transport og forbruk 8.-10. kl Side 5 Et multimeter kan brukes både som amperemeter og voltmeter. Det som bestemmer dette, er det dreibare hjulet på multimeteret, som bildet over viser. Når man skal bruke multimeteret som amperemeter, må man koble det inn i kretsen slik det er beskrevet over. Det samme gjelder når man bruker multimeteret som voltmeter. OhmZone: OhmZone er et interaktivt nettverktøy der man fritt kan koble de strømkretsene man ønsker. Programmet er gratis å bruke, og kan finnes på: OhmZone Bildet under viser programmet i bruk. OhmZone inneholder de viktigste komponentene man finner i en enkel strømkrets. Disse kan kobles akkurat slik man ønsker, og ved hjelp av amperemeter og voltmeter kan man enkelt måle strøm og spenning på ulike plasser i strømkretsen. Man kan også sette inn brytere for å se hva som skjer hvis man bryter deler av kretsen. I OhmZone kan man også visualisere strømmen, som er et nyttig verktøy når man ønsker å se hvordan strømmen fordeler seg i forgreininger. OhmZone er et glimrende digitalt verktøy for å få kjennskap til begrepene strøm og spenning, og er også å anbefale som forarbeid før elevene kommer til Newtonrommet. Vedlegg til aktivitet
1217 Newton håndbok - Elektrisk produksjon, transport og forbruk 8.-10. kl Side 6 I forbindelse med pedagogisk utdannelse er det skrevet en større oppgave som ser på OhmZone som pedagogisk verktøy for læring av elektrisitet på niende trinnet. Oppgaven er skrevet av Ørjan Fosdahl Kristensen, Kennth Lomås og Therese Nøst, 2005. For interesserte, kan denne leses på: OhmZone og IKT Etterarbeid Kort beskrivelse Etterarbeid etter besøket på Newtonrommet: På slutten av dagen skal elevene ha laget eller påbegynt en digital presentasjon fra noen av emnene som er gjennomført denne dagen. Etterarbeidet blir å ferdigstille denne presentasjonen, slik at disse kan vises for resten av klassen i plenum. Forslag til aktuelle rapporter: Hvordan virker et vannkraftverk? Energi fra fjellvannet til forbrukeren nede i dalen. Et historisk tilbakeblikk på betydningen av elektrisk induksjon. Transport av elektrisk energi i Harstad. Hva kan gjøres for å redusere strømregningen hjemme? Digital presentasjon: I den digitale presentasjonen har elevene eventuelt brukt et program som kalles PhotoStory. Dette er en gratisvare som fritt kan lastes ned fra nett. Programmet er meget enkelt å bruke, og sluttproduktet er en filmsekvens basert på bilder fra dagen. Gode ideer til besøkslærer: Etter besøket på Newtonrommet er det flere former for etterarbeid som kan være aktuelle. Elevene har i løpet av dagen gjort mye praktisk arbeid, og rapportskriving fra noe av dette er et godt etterarbeid. I løpet av dagen skal elevene også ha fått kjennskap til hvordan elektrisk energi produseres, og i denne forbindelse er det et fint etterarbeid å la elevene få jobbe videre med hvordan et vannkraftverk fungerer. Hvis mulig så er det en lærerik tur å la elevene få besøke vannkraftmuseumet ved Skoddebergvannet i Grovfjord. Elevene har også fått kjennskap til transport av elektrisk energi, og hvilken betydning transformatoren har for at dette skal skje mest mulig energiøkonomisk. Et etterarbeid kan være å la elevene få fordype seg nærmere i dette, gjerne kombinert med ekskursjon til trafoer i regionen eller besøk til lokale bedrifter (som Hålogaland Kraft). Elevene har i løpet av dagen blitt kjent med begreper og formler som gjør dem i stand til å beregne forbruksprisen på elektriske apparater. Dette kan elevene jobbe videre med, enten ved å ta for seg apparater hjemme eller på skolebygget. Det er viktig å bevisstgjøre elevene hvilke apparater som er dyr i forbruk, og hvilke tiltak som kan gjøres for å redusere dette.
1217 Newton håndbok - Elektrisk produksjon, transport og forbruk 8.-10. kl Side 7 Kompetansemål med læringsmål Eleven skal kunne teste og beskrive hvordan magnetisme og elektrisitet vekselvirker med hverandre. Eleven skal observere at strømførerende ledere alltid vil sette opp et magnetisk felt, og at magnetiske felt i bevegelse fører til elektrisk strøm i nærliggende ledere. Eleven skal kunne bruke analogt amperemeter. Eleven skal kunne gjøre rede for betydningen av oppdagelsen av induksjon, og over hvilke faktorer som er avgjørende for mengden energi som produseres. Eleven skal kunne forklare hva en transformator er for noe, og hva i transformatoren som avgjør størrelsen på spenningstransformasjonen. Eleven skal kunne koble opp en ganske avansert krets, og kunne bruke multimetere til å måle spenningsfall i kretsen. Eleven skal kunne gjøre rede for betydningen av å bruke transformatorer ved transport av elektrisk energi. Eleven skal kunne bruke effektinformasjonen på elektriske apparater til å beregne kostnaden ved å bruke et gitt apparat en gitt tid. Eleven skal kunne bruke en effektmåler til å måle den elektriske effekten til et gitt apparat, og også kunne vurdere effektbruken til et apparat som hele tiden endrer ytelse. Eleven skal kunne vurdere hvilke hjemmeapparater som bruker mye elektrisk energi, og hvilke tiltak som kan gjøres for å redusere dette. Eleven skal kunne forklare kort hva elektrisk strøm, elektrisk spenning, elektrisk effekt og elektrisk energi er. Gjennomføring og metodikk Vedlegg til aktivitet
1217 Newton håndbok - Elektrisk produksjon, transport og forbruk 8.-10. kl Side 8 Forankring i læreplanene i Kunnskapsløftet (LK 06) Eleven skal kunne teste og beskrive hvordan magnetisme og elektrisitet vekselvirker med hverandre. Eleven skal observere at strømførerende ledere alltid vil sette opp et magnetisk felt, og at magnetiske felt i bevegelse fører til elektrisk strøm i nærliggende ledere. Eleven skal kunne bruke analogt amperemeter. Eleven skal kunne gjøre rede for betydningen av oppdagelsen av induksjon, og over hvilke faktorer som er avgjørende for mengden energi som produseres. Eleven skal kunne forklare hva en transformator er for noe, og hva i transformatoren som avgjør størrelsen på spenningstransformasjonen. Eleven skal kunne koble opp en ganske avansert krets, og kunne bruke multimetere til å måle spenningsfall i kretsen. Eleven skal kunne gjøre rede for betydningen av å bruke transformatorer ved transport av elektrisk energi. Eleven skal kunne bruke effektinformasjonen på elektriske apparater til å beregne kostnaden ved å bruke et gitt apparat en gitt tid. Eleven skal kunne bruke en effektmåler til å måle den elektriske effekten til et gitt apparat, og også kunne vurdere effektbruken til et apparat som hele tiden endrer ytelse. Eleven skal kunne vurdere hvilke hjemmeapparater som bruker mye elektrisk energi, og hvilke tiltak som kan gjøres for å redusere dette. Eleven skal kunne forklare kort hva elektrisk strøm, elektrisk spenning, elektrisk effekt og elektrisk energi er.