Eksempel 9: Elektrisitet og elektrisk energi

8.-10. årstrinn 

Dette temaet gir mange muligheter til å arbeide eksperimentelt og praktisk, og det gir muligheter til å knytte elevenes læring opp til bruk av elektrisitet i hjemmet og samfunnet. Det er mulig å ta deler av elektrisitetslæren på 8. eller 9. trinn og vente med produksjon av elektrisk energi på 10. trinn, men det går også an å ta begge kompetansemålene på samme trinn.
Kompetansemål

Elevene skal kunne

  • bruke begrepene strøm, spenning, resistans, effekt og induksjon til å forklare resultater fra forsøk med strømkretser
  • forklare hvordan vi kan produsere elektrisk energi fra fornybare og ikke-fornybare energikilder, og diskutere hvilke miljøeffekter som følger med ulike måter å produsere energi
Elevenes forkunnskaper

Elevenes forkunnskaper og erfaringer er avgjørende for hvordan undervisningen bør starte. Hvordan kan læreren på best mulig måte hente fram dette fra elevenes hukommelse? Følgende punkter er viktige for å forstå elektrisitetslæren:

  • Tilkopling på to steder på batteriet og to steder på lampa (to elektriske poler: bunnen og skruhalsen).
  • Kretsen må være sammenhengende (lukket eller sluttet).
  • Det går like mye strøm i en sammenhengende krets, uansett hvor vi kopler inn strømmåleren. 
Forslag til læringsmål og aktiviteter:

Jeg kan

  • kople opp en enkel strømkrets med batteri og lampe og få lampa til å lyse
  • forklare en annen elev hva som skal til for å få lys i lampa
  • kople opp strømkretser, både parallell- og seriekoplinger, etter gitte koplingsskjemaer og forutsi mulige resultater
  • kople inn en strøm- og spenningsmåler, undersøke strøm og spenning i ulike kretser og sjekke om strømmen er den samme overalt i kretsen, og om summen av spenningene rundt kretsen er lik spenningen over batteriet
  • forklare hva strøm og spenning er med enkle modeller
  • forklare hva resistans er, gjennomføre målinger og bruke riktig enhet for resistans
  • beregne effekt når spenning og strøm er oppgitt
    • Tips til deg som lærer: Her skal elevene kunne bruke sammenhengen P=UI. Ta utgangspunkt i sikringer hjemme: Hvor mange watt kan vi kople til en kurs som har 10 A eller 16 A sikringer? Hvor mange watt bruker vanligvis en panelovn, en TV, et kjøleskap, osv.
  • gjøre greie for sammenhengen mellom energi og effekt og foreta enkle beregninger
    • Tips til deg som lærer: Her skal elevene bruke sammenhengen E = Pt eller energi = effekt x tid. Regningen fra energiverket er beregnet ut fra kWh, altså effekt x tid.
  • bruke en modell til å argumentere for hvorfor strømmen er den samme overalt i en sammenhengende strømkrets
  • gjøre greie for hvilken funksjon en sikring har i en strømkrets
  • argumentere for hvorfor elektriske apparater er parallellkoplet og ikke seriekoplet i hjemmet
  • demonstrere hvordan en spole og en magnet kan lage elektrisk strøm ved induksjon
  • forklare hva induksjon er
  • forklare hvorfor og hvordan vi utnytter ulike energikilder i en generator
    • Undervisningsfilmer om energi og energibruk. Her finner du noe om ulike energikilder og utnyttelsen av dem: Kraftskolen
  • skrive en kort tekst til en gitt målgruppe om hvordan vi bruker ulike energikilder til å lage elektrisk energi, og argumentere for hvilke energikilder som er bærekraftig (se forskerspiren)
    • Tips til deg som lærer: Cicero har utviklet flere faktaark om klima: Faktaark om klima
    • Tips til deg som lærer: La elevene lage en brosjyre om en eller flere energikilder som vi kan bruke for å lage elektrisk energi og deres betydning i framtiden. Velg målgruppe. Se mal for brosjyre.
Noen forslag til nøkkelord og begreper

strømkrets, elektrisk strøm, elektroner, ladninger (positive og negative), statisk elektrisitet, spenning, motstand, resistans, elektrisk energi, energiforbruk, effekt, ampere, volt, ohm, watt, kilowatt-timer (kWh), sammenhengende krets, sluttet krets, bryter, parallellkopling, seriekopling, koplingsskjema, strømmåler, amperemeter, spenningsmåler, voltmeter, resistansmåler, ohmmeter, Ohms lov, generator, motor, sikring, jording, magneter, spoler, induksjon, kraft, enøk, fornybare og ikke-fornybare energikilder 

Vurdering

Oppgaven nedenfor kan brukes i vurderingen underveis for å få informasjon om hvilken forståelse elevene har av strømkretser. De elevene som klarer å svare riktig på disse spørsmålene, har en god systemforståelse av strømkretser.

Illutrasjon strømkrets

Figur: Lampas lysstyrke "før" og "etter" lokale endringer i kretsen.

Diskusjon: Elevenes egne antakelser og de eksperimentene de har gjort, tas opp til diskusjon. Det kan være fordelaktig å knytte oppgaven til snoranalogien for en elektrisk krets: Elevene står i en krets og holder i en snor som ligger løst i hendene til elevene. Den kan relativt lett føres rundt i kretsen av en som trekker i snora (batteriet). Ved å trykke litt hardere mot snora som ligger i handflata, øker motstanden. Elevene erfarer da at om de øker motstanden, blir det mye tyngre å dra snora rundt. Det spiller ingen rolle hvor i kretsen motstanden øker.

Testen nedenfor kan være et godt læringsfremmende verktøy i underveisvurdering for å få informasjon om elevene har forstått de helt grunnleggende trekkene ved en elektrisk krets. Etter at elevene har gjennomført testen, kan den diskuteres i klassen ved at elevene argumenterer for sine forslag til svar.

Illustrasjon av lommelyktbatteri

 

Svar A er riktig.

 

 

Fant du det du lette etter?

0/250
0/250

Tusen takk for hjelpen!