Elektrisk energi er en viktig del av det moderne livet, men blir ofte misforstått. Vi har alle sittet under tordenvær og lurt på lynets dødelige kraft. Vi vet alle å ikke berøre stikkontakter med våte hender, men forstår vi hvorfor hendene våre skal være tørre? Elektrisitet kontrollerer mange hovedfunksjoner i kroppene våre, spesielt i hjernen og nervesystemet, og er også en ekstremt allsidig ressurs som brukes i hjem og bedrifter over hele verden. Følgende aktiviteter vil hjelpe studentene til å forstå grunnlaget for elektriske kretsløp og hvordan strøm påvirker livene våre hver dag.
Naturen til elektrisitet har forvirret forskere i årtusener og ble bare virkelig forstått i løpet av de siste 200 årene. De gamle grekere bemerket først fenomenet med gressfrø som klistret til rav (fossil tresaft) etter at rav ble gnidd med dyrepels. Dette er noe vi senere vil oppdage som statisk elektrisitet . Begrepet elektrisitet kommer fra det latinske ordet for rav, elektrum og ble først brukt av Sir Thomas Browne på 1600-tallet etter William Gilberts studier om de attraktive egenskapene til rav der han brukte uttrykket "electricus".
På slutten av 1800-tallet ble det første offentlige elektrisitetsnettet laget i Godalming, England. En Siemens-generator ble koblet til en lokal vannfabrikk og ledninger løp gjennom byen for å koble til forskjellige lys. Nå lever vi i en ny tid hvor vi ikke kan forestille oss livet uten strøm. Og i denne tidsalder er det grenser for ressursene våre, og forskere leter etter nyere, grønnere og mer oppfinnsomme måter å generere strøm på.
Et batteri koblet til en pære med to ledninger er det enkleste av elektriske systemer vi bruker for å begynne å lære elevene våre. Batteriet gir en potensiell forskjell som gjør at ladningen i ledningene beveger seg rundt kretsløpet. Når ladningen flyter, kaller vi det en elektrisk strøm. For at strømmen skal strømme, trenger vi noe for å få ladingen til å bevege seg, som et batteri, og en komplett vei for ladningene å flyte rundt. Hvis den elektriske kretsen ikke er komplett, en åpen krets , vil ikke strømmen flyte, og dermed lyser ikke pæren.
De tre hovedvariablene i elementære kretsløp er strøm , spenning (potensialforskjell) og motstand . Dette er oppsummert av Ohms lov: spenning = strøm x motstand. Spenning måles i volt, strøm i ampere og motstand i Ohms. Du kan måle strøm ved å bruke et ammeter som er plassert i serie i en krets. For å måle spenning, må du koble et voltmeter parallelt i kretsen.
Hvis vi øker potensialforskjellen, ved å legge til flere batterier for eksempel, vil også strømmen som strømmer i kretsen øke. Motstand er et mål på hvor vanskelig det er for strømmen å flyte i en krets. Hvis vi legger til flere pærer, øker den totale motstanden i en krets. Hvis vi øker motstanden, er det vanskeligere for elektroner å bevege seg, slik at strømmen avtar, og pærene blir svakere eller flimmer.
Introduser materialene tydelig. Fortell elevene hva hver komponent gjør — batteri, lyspære, ledninger — før de starter. Klare forklaringer hjelper elevene med å føle seg trygge og sikre.
Lag en rask skisse sammen. Tegn hvor hver del skal plasseres på papir før noe kobles. Dette visuelle trinnet forhindrer forvirring og hjelper elevene å tenke fremover.
Demonstrer sikre ledningskoblinger. Husk å håndtere komponentene forsiktig og holde hendene tørre. Sjekk at koblingene er sikre og stramme for å unngå løse ledninger.
La elever slå på kretsen og se lyspæren lyse. Be dem merke hva som skjer og diskutere hvorfor. Dette skaper spenning og styrker forståelsen av elektrisitet.
Diskuter hva som gikk bra og hva som kan forbedres. Snakk om eventuelle problemer (som lyspærer som ikke lyser) og brainstorm sikre løsninger. Gjør elevene i stand til å tenke kritisk og handle ansvarlig.
Et elektrisk kretsløp er en lukket sløyfe som lar elektrisitet flyte fra en kilde, som et batteri, gjennom ledninger og enheter som pærer, og tilbake til kilden. Hvis sløyfen er brutt, kalt et åpent kretsløp, kan ikke elektrisitet flyte.
Start med en enkel aktivitet: koble et batteri til en pære med ledninger for å vise hvordan elektrisitet flyter i en krets. Bruk visuelle hjelpemidler som kretsskjemaer eller storyboards for å hjelpe elever å visualisere hver del og dens funksjon.
I en lukket krets flyter elektrisitet, og enheter som pærer fungerer. I et åpent kretsløp er banen brutt, så elektrisitet kan ikke flyte, og enhetene vil ikke fungere.
En grunnleggende krets inkluderer en strømkilde (batteri), ledninger og en last (som en pære). Noen ganger legges brytere og målere til for å kontrollere eller måle kretsen.
Motstand gjør det vanskeligere for elektrisitet å flyte. Hvis du legger til flere pærer eller resistorer, øker den totale motstanden, noe som gjør at pærene blir svakere eller flimrer fordi mindre strøm flyter.