Malmö Högskola
Lärarutbildningen 60p
NMS projektarbete
Agnesa Jönsson
PROJEKTARBETE. Professionsinriktning.
Ämnesområde: Fysik Grunden i ellära. Årskurs 7
Mål för arbetet: Mål med arbetsområdet enligt Lpo 94:
Eleven skall ha kunskap om principerna för den elektriska kretsen och känna till och förstå
begrepp som ström, spänning, resistans, elektrisk energi och effekt samt om några olika sätt
att generera elektrisk ström,
Eleven skall ha insikt i tekniska tillämpningar av den elektriska kretsen och
permanentmagneten.
Enligt målet som eleverna skall ha uppnått i slutet av det femte skolåret måste de ha insikt i
tekniska tillämpningar av den elektriska kretsen och permanent magneter. Senare efter årskurs
9 måste de ha kunskaper för den elektriska kretsen och känna till begrep som ström, spänning,
el energi och effekt samt om olika sätt att generera elström.
Tyvärr inte alla skolor uppfyller målet for årskurs fem men jag vill använda den lokala NO
arbetsplanen i Bruksskolan när jag ska undervisa Elektricitet i årskurs 7 vilket mål är att
eleverna ska:
Ha kunskap om principerna för den elektriska kretsen och känna till begrepp som
ström och spänning
Kunna genomföra mätningar observationer och experiment samt ha insikt i hur de kan
utformas.
Kunna med hjälp av exempel berätta hur upptäckter inom ellära har påverkat vår
kultur.
Kunna med historiska exempel beskriva hur kunskaper i ellära har bidragit till
förbättring av våra levnadsvillkor.
Ha kunskap i elsäkerhet
Lektionsplanering:
1. Inledning, grundläggande kopplingsövningar
LAB Elektriska laddningar
2. Ledare & isolatorer LAB Ledningsförmågan i olika ämnen
3. Mätning av ström och spänning LAB spänningen hos batterier
4. Parallell- och seriekoppling LAB Koppling av batterier
5. Elsäkerhet. Se film om elsäkerhet
6. Redovisning vetenskapsmän
7. Studiebesök på Jordbodalen
8. PROV Ellära
Elläran i årskurs 7 beskrivs helt fenomenologisk med utelämnade av former av samband. Jag
väljer att börja elläran med avsnitt av elevernas uppfattning, hämtad från vardagssituationer,
om vad elektricitet egentligen är.
Inledning:
Jag startar i första lektionen elläran med att dela ut antal elektriska vardagsprylar, som t ex
olika typer av säkringar, batterier, apparater som drivs med solceller (t ex miniräknare),
strömbrytare, sladdar, olika typer av glödlampor, några enkla elapparater. En bit kabel, mm.
Det kan börjar en diskussion omkring bl a följande frågor:
-
Vad är det för något föremål?
Vad används det till?
Hur fungerar det?
Sen det kan kommer frågor som:
-
Vad är ström?
Var får det ifrån?
Hur fungerar det?
Jag ska systematisera elevernas förslag enligt:
-
Hur utnyttjar vi el?
Hur får vi el?
Hur transporterar vi el?
Hur skidar vi oss mot elströmmens faror?
Jag ska låta eleverna skruva isär de olika elektriska komponenterna och klippa upp några
gamla förbrukade batterier. De kan göra en ritning av hur de tror en elektrisk apparat (
kokplatta, brödröst, glödlampa, ficklampa, mm) ser ut inuti.
Jag ska avsluta introduktionsdelen med laborationen ”Kan du få lampan att lysa?”. Varje elev
får en lampa, ett batteri och en oisolerad koppartråd. De elever, som genast kopplar så att
lampan lyser, kan uppmanas att försöka hitta fler sätt att koppla på. Alla elever ska samla på
kopplingar. Även kopplingar där lampan inte lyser är värdefulla därför är viktigt att veta hur
kopplingar ser ut, när lampan inte lyser.
När jag tittar i elevens ritningar behöver jag några begrepp. Efter samtalet med de blir en
diagnos inför min begreppsintroduktion. Det kan komma en diskussion kring frågorna:
1.
2.
3.
4.
5.
Hur han/hon kopplat?
Var kontaktpunkterna är?
Är något gemensamt för kopplingar ”där lampan lyser”?
Kan man hitta slutna kretsar i kopplingar ”där lampan lyser”?
Är både pluspol och minuspol kontaktpunkter?
Jag ska använda begreppet öppen krets om lampan inte lyser.
I den andra lektionen ska eleverna förstå begreppet isolator, ledare, glödtråd
Eleverna måste upptäcka vad som är generellt för alla batterier och för alla glödlampor och
för alla sladdar. De ska veta att det är bara den tekniska utformningen som varierar. De ska
koppla ihop flera batterier utan lamphållare som tränar deras manuella förmåga med
huvudsyfte att problematisera. Jag ska visa sedan på tavlan hur man enkelt rita kopplingen
och eleverna ritar av kopplingsschemat och namnger symbolerna. Eleverna ska variera
kopplingarna på när lampan, batteriet och sladden är nakna.
Eleverna måste upptäcka att et större batteri producerar mindre ljus i en viss glödlampa än ett
mindre batteri.
Jag kan dela ut en liten glödlampa till varje elev och ber de att rita ut hur de tror att lampan ser
ut inuti. Sen kommer frågorna: Är glödtråden med i kretsen?; Kan man ”vända” en lampa?;
Vad kallas glödlampans olika delar?; Vad är de gjorda av för material?; Vilka material sluter
en krets och vilka sluter inte en krets?;
Jag ska uppmana eleverna att pröva vilka material som sluter en krets och vilka som inte gör
det för att få mer erfarenhet. Barnen ska pröva om ett material är ledande genom att koppla in
det i en krets med lampa och batteri och se om lampan lyser. Om lampan lyser är det sluten
krets. Om lampan inte lyser är det öppen krets. Sen kan bli en diskussion om att man kan
tänka sig att sortera ledare i t ex mindre bra, bra, bättre och bäst. Jag kan hjälpa eleverna med
namn på material och föremål. Jag vill diskutera också luftens ledningsförmåga. På detta sätt
skapar jag behov för begreppen ledare och isolator. Jag kan berätta om blixt och dundrar och
diskuterar vad som händer, när laddade moln passerar över markytan.
I den tredje lektionen ska eleverna förstå begreppet ström, strömbrytare och spänning.
Begreppet ström kopplar man med batteri. I samband med genomgång av olika batterityper
bör miljöaspekterna med tungmetaller beröras. Jag kan visa vid genomgång av uppladdning
av en blyackumulator att det bildas vätgas vid katoden och påpeka att man för att undvika
gnistbildning vid starthjälp av en bil med startkablar skall koppla in kablarna i en bestämd
ordning: 1. Från plus på det urladdade batteriet till det friska batteriets pluspol. 2. Från minus
pol på det friska batteriet till karossen på bilen som behöver hjälp.
När jag pratar om el ström kan jag berätta om elektronflöde som med viss fart rör sig i
kretsen. Sen diskuterar jag var i kretsen strömmen går fram. Eleverna bör veta att elektrisk
ström i en ledare består av elektroner som drivs fram av spänningen i batteriet. Enheten för
ström är 1 A. Jag kan demonstrera en amperemeter. Jag kan koppla spänning med ström. Jag
ska visa igen batteri men på detta stadium jag kan inte strikt definiera vad el spänning är. Jag
kan säga att el spänning är det som driver fram strömmen i en krets. Jag ska märka bara att jo
högre spänning som driver strömmen, desto större blir strömmen. Enheten för spänning är 1
V. Jag kan demonstrera en voltmeter.
Att kunna presentera begreppet strömbrytare jag måste igen berätta om hur man kopplar in i
en krets. Eleverna måste koppla själva begreppet med vardagslivet t ex: ”Vem släcker lampan
i kylskåpet?”. Jag ska uppmana någon elev att använda en dörr och försöka koppla en lampa
så att denna släcks när dörren slängs. Eftersom eleverna behöver stimuleras jag vill ge dem
färdiga strömbrytare och eleverna kan rita modeller- magnet, mm.
I den fjärde lektionen ska eleverna förstå begreppet parallell- och seriekoppling.
Eleverna måste tänka på problemet varför om en lampa i en elektrisk adventsstake slocknar,
så slocknar också de övriga. Men varför om en gatlykta slocknar, så lyser de övriga som förut.
Motsvarande frågeställning kan vara vid koppling av batterier. Kan lampan lysa starkare om
man använder mer batterier i stället för ett?
Variationen i elevernas uppfattningar och kunskaper om elektriska begrepp och strömkretsar
kan vara stor och måste bli kopplat med vardagslivet.
Utgångsläget är att eleverna accepterar att det finns amperemeter och voltmeter, med vars
hjälp man kan mäta ström och spänning. Eleverna veta det finns mätare med vars hjälp man
gör mätningar i elektriska kretsar. Som strömkällor kan användas enkla element, t ex batterier.
Ström, strömstyrka och strömdelning
En lampa (A) som kopplas i serie med en strömkälla lyser (figur 1). Lampans klarhet antyder
förekomsten av ett flöde, som kan variera i styrka. Detta flöde är en elektrisk ström. Byte av
strömriktning ändrar inte lampans klarhet (B).
Figur 1 Enkla kretsar för att repetera begreppen sluten krets och ström.
Två lampor (C och D) som kopplas i serie lyser sinsemellan lika starkt men svagare än i A
(eller B). Svagare ljusstyrka indikerar en svagare strömstyrka. Strömmen "förbrukas" inte i
den ena lampan utan är lika i båda. Lamporna tänds och slocknar samtidigt vid in- och
urkoppling. Tekniskt likvärda lampor kan dock lysa något olika starkt. Genom att byta
ordningsföljden på lamporna kan man konstatera att det inte är lampornas ordningsföljd som
är orsaken utan att det handlar om lampornas inre egenskaper. Två parallellkopplade lampor
(E och F) lyser lika starkt. Slutsatsen är då att strömmen genom strömkällan måste vara större
än i A. Resultatet är att den ström som strömkällan producerar inte är konstant utan beror av
kretsens konfiguration.
Spänning och potential
Ovan har eleverna det faktum att strömkällor har förmåga att producera ström. I figur 2 visas
att fler strömkällor i serie i samma riktning förorsakar att lampan lyser klarare. Den
strömgenererande förmågan ökar. Denna förmåga att producera ström kallas spänning.
Figur 2 Lampkopplingar för att påvisa behovet av storheten spänning.
Det har betydelse i vilken riktning strömkällorna vänds i förhållande till varandra. I figur3
lyser lampan D lika klart som i en krets med en enda strömkälla (A), men i E lyser lampan
inte alls.
Figur 3 Lampkopplingar för att påvisa effekten av att vända en strömkälla.
Om mer än en strömkälla kopplas parallellt med lampan ändras inte dess ljusstyrka (F = G =
H). Spänningen över lampan har inte ändrats (figur 4).
Figur 4 Parallellkoppling av strömkällor
I den femte lektionen ska eleverna lära sig om hur man hantera den farliga strömmen.
Jag ska inleda med begreppet säkring. Jag ska fråga och demonstrera.
Varför har man säkringar?
Ta upp symbolen för jord.
Skyddsledaren är gul - grönrandig i moderna kopplingar.
Vilka säkringar har eleverna hemma?
Vilka finns i bilen?
Jag ska låta eleverna kontrollera märkningen av elapparater hemma. (Kaffebryggare, brödröst,
mikrovågsugnen, dammsugare, rakapparat mm).
Jag vill berätta om :
Glassäkring – vanlig säkring på äldre bilar.
Keramiksäkring – den här säkringen har en kärna av isoleringsmaterial med en metallremsa
på ena sidan.
Pluginsäkring – den här säkringen har två kontakter med tryckpassning som är kopplad med
en synlig säkringstråd.
Jag ska införa också begreppet resistans .
I avsnittet berörs endast hur strömmen påverkas av vilka komponenter, som kopplas i kretsen.
Vidare ska jag presentera olika typer av resistorer utan att anges var de förekommer.
Jag kan förklara bara varför strömmen inte sjunker till exakt hälften, då ytterligare en lampa
kopplas in i kretsen.
I den sjätte lektionen ska eleverna känna namnen till vetenskapsmän och lite historia.
5000fKr Indiska skrifter beskriver anordning med koppar och zinkblock
B Franklan 1752 uppfanns åskledaren
L Galvani 1791 experiment med grodlår, som sammandrogs med berörning av två olika
metaller.
A Volta Konstruera första elektriska batteriet 1794, den s k Volta stapeln.
JW. Ritter 1803 upptäckte han principen för ackumulator. Ett element av kopparplattor i en
elektrolyt kunde lämna ström efter uppladdning.
G Lec Ianche Den första opolariserade batteriet (kol + zink i salmiak) utan någon vätska.
Hellesen 1887 det första torrbatteriet
G Plante blyackumulator
T Edison Omkring 1914 den första alkaliska ackumulatorn
Arbetsmetoder
Undervisningen bygger på, att elever kan stimuleras att formulera egna problem, att resonera
och utveckla egna experiment och testa egna ideer. Eleverna kan stimuleras att själva skaffa
sig kunskap och arbeta aktivt på att utvidga och förfina sina begreppsstrukturer.
Undervisningen visar möjligheter eleverna själva att ställa frågor, formulera hypoteser, testa
dessa och på så sätt utveckla eget kunnande, så att deras kreativitet tas till vara.
Exempel på aktiviteter:
1. Hur funka en el krets?
Experiment
Glödlampan
-
försök att få lampan att lysa med hjälp av sladden och batteriet
rita hur du tror att glödlampan ser ut inuti
Eleverna kan arbeta själva eller i en grupp. De måste koppla trådarna mellan batteriet och
lampan så att den lampan lyser.
Jag ska försöka att organisera ett rollspel där barnen själva bli skådespelare (2 kan bli lampor,
1 batteri, resten atomer). De har chansen att bli stimulerat hur funka el-kretsen vid olika
kopplingar.
Demonstration
Jag kan koppla upp en ringklocka (ljud, rörelse).
Jag kan fråga varje grupp att rita krets system på ringklockan and hjälpa de att hitta eventuellt
deras fel och sen de ska demonstrera deras system till de andra grupperna.
2. Vilka saker leder elektrisk ström?
Experiment
Materiel: Batteri, glödlampa, sladdar, föremål av olika material.
Eleverna ska använda lampan för att jämföra strömmar.
A. Undersök vilka av ämnena som leder ström och vilka som inte gör det.
Är strömmen lika i olika långa trådar? Är strömmen lika i olika tjocka trådar? Är
strömmen lika i olika slags trådar?
B. Besvara följande frågor.
a)
b)
c)
d)
Vilka av de ämnen du undersökte var ledare?
Vilka ämnen var isolatorer?
Vad var gemensamt för de ämnen som var ledare?
Beskriv hur du gjorde den här undersökningen.
Demonstration
Jag kan använda kranvatten, destillerat vatten, vatten med löst socker, saltvatten.
I sockervattnet löses sockret upp i oladdade småpartiklar medan man i saltvattnet får positiva
och negativa joner. I samband med detta jag ska visa att ledningsförmågan för trä avhänger av
hur fuktigt träet är.
3. Hur ser inuti?
Experiment + Demonstration
Materiel: batteri, voltmeter, sladdar
A. Mät spänningen hos batteriet: Hur hög är spänningen?
Jag ska först låta barnen få känna elströmmen från batteriet genom att de sätter tungan mellan
metallblecken. Det som pirrar i tungan smakar salt. Den fuktiga tungan leder strömmen.
När eleverna ska koppla in en voltmeter ska de alltid koppla pluspolen på batteriet till + på
voltmetern.
Jag ska visa hur volmetern kopplas. Låt eleverna träna avläsning på lab-voltmetrar.
4. Hur bra leds strömmen?
Experiment + Demonstration
Eleverna kan diskutera var i kretsen strömmen går fram. Förbrukas ström i lampan, så att det
går mindre ström i ledningar från lampan? Kontrollera genom att koppla amperemetern dels
före och dels efter lampan.
Jag ska demonstrera en amperemeter och ska komma ihåg att pluspolen på batteriet ska
kopplas till + på amperemetern.
5. Kopplingsövningar.
Seriekoppling – Vad händer om en lampa skruvas ut? Varför?
Koppla en krets där lamporna är seriekopplade och du med strömbrytaren kan tända och
släcka båda lamporna.
Parallellkoppling – Lyser lamporna starkare eller svagare än vid seriekoppling? Vad händer
om en lampa skruvas ut? Varför?
Hur mycket kan kosta detta? Hur lång tid ska vi använda batteriet?
Eleverna bör jobba i två grupper, den ena med seriekoppling och den andra med parallell
koppling.
Eleverna kan rita en skiss över begreppssystemet och tolka denna.
lampa
batteri
mottagare
agent
Ge
föremål
ström
har
spänning
6. Olyckor med elektricitet.
Jag ska visa och förklara hur snabbsäkringarna fungerar. Demonstrera några petsäkra uttag.
Jag kan berätta vad man gör vid ett olycksfall.
Plocka fram brödrosten och el-vispen. Vad är apparaterna gjorda av för material? Leder
materialet ström?
Fler elektriska faror:
-
att peta i vägguttag
ett kvarglömt påslaget strykjärn
ett övertäckt element
Demonstration
Jag kan visa för eleverna en trasig sladd, så att metalltrådarna syns. Det kan bli en
kortslutning.
När man tar ut en stickkontakt från en vägguttag ska man aldrig dra i sladden. Igen
kortslutning.
6. Jag ska sluta kursen om ellära med prov.
Provet kan innehålla mest frågor som eleverna måste svara på. T ex:
-
vilka ämnen är isolator
vilka partiklar ger upphov till en ström
vad består elektroderna av
vad sitter man bäst skyddad mot åska
vad mäter man med voltmeter
vad händer om man lossar den ena lampa i en seriekopplade lampor i en sluten
strömkrets
-
vad kallas förmågan alla el apparater att göra motstånd mot strömmen
varför är en elapparat med metallhölje skyddsjordad
varför ta man ut kontakt till TV och radio när det åska
varför finns säkringar inkopplade i elsystemet i ett hus mm
Läromedel
Arbetsuppgifter som berör begrepp inom ellära, men också säkerhet är uppgifter som tränar
teknisk problemlösning. Tyngdpunkten i elläran skall naturligtvis ligga på ett
naturvetenskapligt arbetssätt med försök och experiment som utgångspunkter. Men många
skolor är tyvärr dåligt utrustade för laborationer och klasserna är stora.
1. Jag ska använda för min undervisning en så kallad ”El-låda” innehållande grundläggande
materiel för introduktion av det omfattande teknikområdet: El-teknik.
Min förhoppning är att detta material tillsammans med kreativa försök och glatt
experimenterande skall gives resultatet. Eleverna kan arbeta i lab.salen.
2. Jag ska använda fysik boken.
3. Eleverna ska titta på film som handlar om säkerhet och hälsa.
4. Eleverna kan använda aktiviteterna på data: www.schoolscience.co.uk
5. Jag ska organisera studiebesök på Jordbodalen i Helsingborg där de har bra undervisning
blandat med demonstration och experimenten i ellära. Det kan bli nyttigt och roligt för
eleverna. De har chans i en annan miljö att tillämpa sina grundläggande kunskaper.
Bedömning under arbetets gång och slutbedömning
För att uppnå godkänd nivå ska eleverna:
* Kunna rita enkla kopplingsscheman med korrekta symboler för batteri, glödlampa,
strömbrytare och strömbrytare
* veta vad de elektriska storheterna spänning, ström är och hur de kan mätas
* känna till principen för en elektrisk ringklocka,
* skriva godkända laborationsrapporter
För att uppnå väl godkänd nivå ska eleverna dessutom:
* Besitta en betydligt djupare förståelse för de ämnesavsnitt som ingår,
* vara aktiv och frågvis på lektionerna och vara framåt vid laborationer,
* skriva utförliga laborationsrapporter med väl genomtänkta slutsatser
För att uppnå mycket väl godkänd nivå ska eleverna dessutom:
* Besitta mycket omfattande kunskaper inom det aktuella ämnesområdet,
* vara en drivande kraft på lektionerna och föra undervisningen framåt!
