Električna energija je pomemben del sodobnega življenja, vendar je pogosto napačno razumljena. Vsi smo sedeli med nevihto in se spraševali nad smrtonosno močjo strele. Vsi vemo, da se vtičnic ne dotikamo z mokrimi rokami, ampak ali razumemo, zakaj bi morale biti roke suhe? Električna energija nadzoruje številne glavne funkcije našega telesa, zlasti v možganih in živčnem sistemu, poleg tega pa je izredno vsestranski vir, ki se uporablja v domovih in podjetjih po vsem svetu. Naslednje dejavnosti bodo učencem pomagale razumeti temelje električnih vezij in kako elektrika vsak dan vpliva na naše življenje.
Narava električne energije že tisočletja osupne znanstvenike in je bila resnično razumljena šele v zadnjih 200 letih. Stari Grki so prvi opazili pojav travnih semen, ki so se držala jantarja (fosiliziranega drevnega soka), potem ko so jantar podrli z živalskim krznom. To je nekaj, kar bi kasneje odkrili kot statično elektriko . Izraz elektrika izvira iz latinske besede za jantar, elektrum in prvič jo je uporabil sir Thomas Browne v 1600-ih po študijah Williama Gilberta o privlačnih lastnostih jantarja, kjer je uporabljal izraz "electricus".
Konec 19. stoletja so v Godalmingu v Angliji izdelali prvo javno električno omrežje. Siemens generator je bil priključen na lokalni vodni mlin in žice so se skozi mesto priključile na različne luči. Zdaj živimo v novi dobi, v kateri si življenja brez elektrike ne predstavljamo. In v tej dobi obstajajo omejitve za naše vire in znanstveniki iščejo nove, bolj zelene in iznajdljive načine za proizvodnjo električne energije.
Baterija, povezana z žarnico z dvema žicama, je najpreprostejši električni sistem, ki ga uporabljamo za začetek poučevanja naših učencev. Baterija zagotavlja potencialno razliko , zaradi katere se naboj v žicah giblje po tokokrogu. Ko naboj teče, mu rečemo električni tok. Da bi tok tekel, potrebujemo nekaj, da se polnjenje premakne, kot baterija, in popolna pot, da se naboji vrtijo okoli. Če električni tokokrog ni dokončan, odprti tokokrog , tok ne bo tekel, zato se žarnica ne bo prižgala.
Tri glavne spremenljivke v elementarnih vezjih so tok , napetost (razlika potenciala) in upor . To je povzeto po Ohmovem zakonu: napetost = tok x upor. Napetost se meri v voltih, tok v amperih in upor v Ohmih. Tok lahko merite s pomočjo ampermetra, ki je zaporedno nameščen v tokokrogu. Za merjenje napetosti morate v vezju vzporedno priključiti voltmeter.
Če povečamo potencialno razliko, če na primer dodamo več baterij, se bo povečal tudi tok, ki teče v vezju. Upor je merilo, kako težko je tok v tokokrogu teči. Če dodamo več žarnic, se skupni upor v vezju poveča. Če povečamo upor, se elektroni težje premikajo, zato se tok zmanjšuje, žarnice pa bodo zatemnjene ali utripajo.
Jasno predstavite materiale. Povejte učencem, kaj vsak element počne — baterija, žarnica, žice — preden začnete. Jasna pojasnila pomagajo učencem biti samozavestni in varni.
Narišite hiter diagram skupaj. Narišite, kje bo vsak del, preden začnete povezovati. Ta vizualni korak preprečuje zmedo in spodbuja učence k razmišljanju vnaprej.
Demonstrirajte varno povezovanje žic. Spomnite učence, naj ravnajo previdno in imajo suhe roke. Preverite povezave za varnost in trdnost, da preprečite ohlapne žice.
Naj učenci vklopijo svoje vezje in opazujejo, kako žarnica sveti. Vprašajte jih, kaj opazijo in zakaj. To spodbuja vznemirjenje in utrjuje učenje o elektriki.
Diskutirajte o tem, kaj je šlo dobro in kaj bi lahko izboljšali. Pogovorite se o morebitnih težavah (npr., žarnice ne svetijo) in razmišljajte o varnih rešitvah. Opolnomoči učence k kritičnemu razmišljanju in odgovornemu ravnanju.
Električna vezja je zaprta zanka, ki omogoča tok električne energije iz vira, kot je baterija, skozi žice in naprave, kot so žarnice, ter nazaj do vira. Če je zanka prekinjena, imenovano odprta vezja, elektrika ne more teči.
Začnite z osnovno dejavnostjo: povežite baterijo z žarnico z žicami, da pokažete, kako teče elektrika v vezju. Uporabite vizualne pripomočke, kot so sheme vezij ali zgodbe, da učence pomagajo vizualizirati vsak del in njegovo funkcijo.
V zaprtih vezjih elektrika teče, in naprave, kot so žarnice, delujejo. V odprtem vezju je pot prekinjena, zato elektrika ne teče in naprave ne delujejo.
Preprosto vezje vključuje vir napajanja (baterijo), žice in obremenitev (npr. žarnico). Včasih dodamo stikala in merilnike za nadzor ali merjenje vezja.
Upornost otežuje pretok električne energije. Če dodate več žarnic ali upornikov, se skupna upornost poveča, kar povzroči, da so žarnice bledše ali trepeta, ker teče manj toka.