Eleverne laver en model, hvor de ved hjælp af en lommelygte undersøger, hvorfor skyggen ‘peger’ i en bestemt retning, og hvordan skyggen kan ændre størrelse, afhængig af lysstrålens placering.
I dette forsøg konstruerer eleverne en simpel elektrisk motor.
I denne aktivitet konstruerer eleverne en simpel elektromotor. Aktiviteten kan udvides til at blive et kort engineeringforløb, hvor eleverne blandt andet stifter bekendtskab med engineeringdelprocesserne Undersøge og Forbedre.
Når eleverne slutter en ledning til magneten, løber der en kraftig strøm gennem ledningen til overfladen på magneten og derefter op langs skruens overflade og tilbage gennem batteriet.
Når strømmen passerer magneten på vej ind mod skruen, går den gennem et kraftigt magnetfelt. I en elektromotor løber strømmen i en spole med mange ledere, der ligger i magnetfeltet. I det roterende juletræ er det kun en enkelt leder, nemlig metallaget på magneten.
I begge tilfælde bliver strømmen påvirket med en kraft, der er vinkelret på strømmens retning og vinkelret på magnetfeltets retning, dvs. en kraft, der forsøger at rotere magneten – og gør det.
Den samme kraft udnyttes til at styre ladede partiklers bevægelse, fx i traditionelle fjernsynsskærme, hvor elektroner fra fjernsynets katode styres ud på skærmen ved regulering af det magnetiske felt. Herved er det muligt at bestemme, hvilke dele af skærmen der skal lyse hvornår.
Udnyttelsen af samspillet mellem det magnetiske felt og en elektrisk strøm gør det muligt at omdanne den elektriske energi til mekanisk energi. Det modsatte er også muligt, altså at have en mekanisk energi og omsætte den til elektrisk strøm.
Dette udnyttes blandt andet i de nye diodecykellygter, hvor en kraftig magnet føres hurtigt forbi en ledning med mange viklinger. Herved overføres energi fra hjulets rotation (eller induceres, som det hedder) til en elektrisk strøm i ledningen, der er forbundet med en diodelygte, der herved lyser. Princippet er det samme i den ældre model af dynamolygten.
Et batteri er en analog lavteknologi. Det har en negativ og positiv ende. Der løber elektroner fra den negative til den positive ende, når batteriet tilsluttes et kredsløb. Alligevel siger vi, at strømmen går fra plus til minus. Strømmen er forårsaget af kemiske reaktioner inde i batteriet. Læs mere om batteriet her.
Permanente magneter er en analog lavteknologi. De fremstilles ved at magnetisere et materiale, der efterfølgende forbliver magnetisk i lang tid. Læs mere om magneter her.
Undersøg, hvad der sker, hvis I skifter magneten ud med en stærkere magnet. Kan I fx skifte en ferromagnet ud med en neodymmagnet?
Undersøg, hvad der sker, hvis I skifter tykkelsen på ledningen.
Undersøg, hvad der sker, hvis I prøver med et andet batteri.
Prøv at vende batteriet om og derved strømmens retning.
Virkningsfuld kompetenceorienteret naturfagsundervisning indeholder bl.a. elementer af problembaseret og elevstyret undervisning. Et greb, du som underviser kan bruge, er at implementere åbenhed, ved at stilladsere undersøgelserne med frihedsgrader.
Problembaseret og elevstyret undervisning er kendetegnet ved, at eleverne arbejder selvstændigt med egne undersøgelser. Eleverne skal finde egne svar, og det skal ikke være givet på forhånd, hvad de skal. Eleverne skal ikke reproducere eller genskabe allerede eksisterende undersøgelser.
Som underviser udvælger du en grad af frihed samt hvilket trin, den skal implementeres i. Astra opdeler en undersøgelse i følgende seks trin, hvor du kan arbejde med implementering af frihedsgrader.