Elektrisk energi er en vigtig del af det moderne liv, men er så ofte misforstået. Vi har alle siddet under tordenvejr og spekuleret over lynets dødbringende kraft. Vi ved alle ikke at røre stikkontakter med våde hænder, men forstår vi, hvorfor vores hænder skal være tørre? Elektricitet kontrollerer mange vigtige funktioner i vores kroppe, især i hjernen og nervesystemet, og er også en ekstrem alsidig ressource, der bruges i hjem og virksomheder over hele verden. Følgende aktiviteter hjælper studerende med at forstå grundlaget for elektriske kredsløb og hvordan elektricitet påvirker vores liv hver dag.
Arten af elektricitet har forvirret forskere i årtusinder og blev kun virkelig forstået i de sidste 200 år. De gamle grækere bemærkede først fænomenet græsfrø, der klæber til rav (fossiliseret træsaft), efter at rav blev gnidet med dyre pels. Dette er noget, vi senere ville opdage som statisk elektricitet . Udtrykket elektricitet stammer fra det latinske ord for rav, elektrum og blev først brugt af Sir Thomas Browne i 1600'erne efter William Gilberts undersøgelser af de attraktive egenskaber ved rav, hvor han brugte udtrykket "electricus".
I slutningen af det 19. århundrede blev det første offentlige elektricitetsnet oprettet i Godalming, England. En Siemens-generator blev tilsluttet en lokal vandmølle, og ledninger løb gennem byen for at forbinde forskellige lys. Nu lever vi i en ny tidsalder, hvor vi ikke kan forestille os livet uden elektricitet. Og i denne tidsalder er der grænser for vores ressourcer, og forskere leder efter nyere, grønnere og mere opfindelige måder at generere elektricitet.
Et batteri, der er tilsluttet en pære med to ledninger, er det enkleste af elektriske systemer, vi bruger til at begynde at undervise vores studerende. Batteriet giver en potentiel forskel, der får ladningen i ledningerne til at bevæge sig rundt i kredsløbet. Når ladningen flyder, kalder vi det en elektrisk strøm. For at strømmen kan strømme, har vi brug for noget for at få ladningen til at bevæge sig, som et batteri, og en komplet sti, hvor ladningerne flyder rundt. Hvis det elektriske kredsløb ikke er komplet, er et åbent kredsløb , strømmen strømmer ikke, og pæren lyser derfor ikke.
De tre hovedvariabler i elementære kredsløb er strøm , spænding (potentialforskel) og modstand . Dette opsummeres ved Ohms lov: spænding = strøm x modstand. Spænding måles i volt, strøm i ampere og modstand i ohm. Du kan måle strøm ved hjælp af et ammeter, der er placeret i serie i et kredsløb. For at måle spænding skal du tilslutte et voltmeter parallelt i kredsløbet.
Hvis vi øger potentialeforskellen ved f.eks. At tilføje flere batterier, øges også strømmen i kredsløbet. Modstand er et mål på, hvor svært det er for strømmen at strømme i et kredsløb. Hvis vi tilføjer flere pærer, øges den totale modstand i et kredsløb. Hvis vi øger modstanden, er det sværere at for elektroner at bevæge sig, så strømmen falder, og pærerne bliver svagere eller flimmer.
Introducer materialerne tydeligt. Fortæl dine elever, hvad hver komponent gør — batteri, pære, ledninger — før de går i gang. Klare forklaringer hjælper eleverne med at føle sig sikre og trygge.
Skitsér et hurtigt diagram sammen. Tegn, hvor hver del skal placeres på papir, før du forbinder noget. Dette visuelle trin forhindrer forvirring og hjælper eleverne med at tænke fremad.
Demonstrér sikre ledningsforbindelser. Husk eleverne på at håndtere komponenterne forsigtigt og holde hænderne tørre. Kontroller forbindelserne for sikkerhed og tæthed for at undgå løse ledninger.
Lad eleverne tænde for deres kredsløb og se pæren lyse op. Bed dem bemærke, hvad der sker, og diskutér hvorfor. Dette skaber begejstring og styrker forståelsen af elektricitet.
Diskutér, hvad der gik godt, og hvad der kan forbedres. Tal om eventuelle problemer (som pærer, der ikke lyser) og brainstorm sikre løsninger. Gør eleverne i stand til kritisk tænkning og ansvarlig handling.
Et elektrisk kredsløb er en lukket sløjfe, der tillader elektricitet at flyde fra en kilde, som et batteri, gennem ledninger og enheder såsom pærer, og tilbage til kilden. Hvis sløjfen er brudt, kaldet et åbent kredsløb, kan elektriciteten ikke flyde.
Start med en grundlæggende aktivitet: tilslut et batteri til en pære med ledninger for at vise, hvordan elektricitet flyder i et kredsløb. Brug visuelle hjælpemidler som kredsløbsdiagrammer eller storyboard for at hjælpe eleverne med at visualisere hver del og dens funktion.
I et lukket kredsløb flyder elektricitet, og enheder som pærer fungerer. I et åbent kredsløb er stien brudt, så elektricitet ikke kan flyde, og enheder vil ikke fungere.
Et grundlæggende kredsløb inkluderer en strømkilde (batteri), ledninger og en belastning (såsom en pære). Nogle gange tilføjes controllere som switch og måleinstrumenter for at styre eller måle kredsløbet.
Modstand gør det sværere for elektricitet at flyde. Hvis du tilføjer flere pærer eller modstande, øges den samlede modstand, hvilket får pærerne til at være svagere eller flimre, fordi mindre strøm flyder.