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.
Hvad er curiepunktet? Eleverne laver et ‘Curiependul’ og undersøger selv med nikkeltråd, magneter og stearinlys, hvad curiepunktet er.
Opstillingen kan laves med et skolestativ, ståltråd eller noget helt tredje. Bare husk ikke at bruge brændbare materialer.
Tips til indkøb: Ren nikkel kan skaffes billigt, da det bruges i e-cigaretter. Vi har fundet 10 m ren nikkel til ca. 30 kr.
Hvis pendulet ikke svinger frit, så prøv at lave en lille ring, det kan svinge i. Montagen af selve pendulet kan bare være en lille krog, du hægter på ringen.
I eksperimentet ‘Er blod magnetisk’ arbejder eleverne med forståelsen af ferro-, para- og diamagnetisme.
Ferromagnetisme er den type magnetisme, de fleste kender, og den repræsenteres blandt andet i magneter. Ferromagnetisme er det fænomen, at et materiale, som for eksempel jern, bliver magnetiseret i et magnetfelt og forbliver sådan, efter det fjernes fra de pågældende omgivelser.
Et ferromagnetisk materiale, som jern, cobalt eller nikkel, kan miste sine ferromagnetiske egenskaber ved at hæve temperaturen på materialet. Det sker brat ved en temperatur, der kaldes curiepunktet. For nikkel er curiepunktet 360°C, hvilket gør det velegnet til at observere i et stearinlys. For jern er curiepunktet 770°C.
Temperaturen i et stearinlys er forskellig, alt afhængigt af hvor der måles, men en omtrentlig temperatur er 1000°C. Så måske kan man også i et stearinlys komme til at observere curiepunktet for jern?
Under forsøget trækkes nikkelpendulet over mod magneten, der holder pendulet fast ind over flammen på stearinlyset. Her varmes nikkelpendulet op over curiepunktet, hvorefter nikkelmetallet ikke længere er ferromagnetisk.
Det er nu kun tyngdekraften, der påvirker pendulet, og det vil svinge om pendulets lodrette position, indtil det bliver afkølet til under 360°C og dermed bliver ferromagnetisk igen. Herefter vil det endnu engang svinge ind mod magneten og stearinlyset.
Find mere information om ferromagnetisme her:
https://www.imagesco.com/articles/heatengine/heat-engine.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Curie_temperature
Et klassisk magnetisk materiale hører under den form for magnetisme, som man kalder ferromagnetisme. Men der findes andre former for magnetisme. De er ikke lige så kraftige, men til gengæld er de langt mere udbredte.
Dette forsøg viser, hvordan udvalgte materialer kan være enten paramagnetiske eller diamagnetiske. Et materiales magnetiske egenskaber er afgjort af elektronerne omkring atomerne i materialet.
Elektroner kan betragtes som runde kugler, der drejer rundt om sig selv, ligesom når man balancerer en snurrende basketbold på fingeren. En elektron vil altid dreje enten den ene eller den anden vej rundt om sig selv. Det kalder man for et ‘spin up’ eller et ‘spin down’.
Elektronernes spin skaber et lille magnetfelt. Da elektroner ofte ligger sammen to og to, hvilket også kaldes for elektronpar, vil den ene altid spinne op og den anden spinne ned. Deres spin udligner altså hinandens små magnetfelter.
Hvis atomer, hvor alle elektroner er i par, udsættes for et magnetfelt, vil de altid lægge sig på tværs af feltet. Det vil sige, at hele atomet vil blive frastødt af magneten. Det kalder man for diamagnetisme.
I et paramagnetisk materiale findes der én eller flere uparrede elektroner. Det vil sige, at elektronernes spin ikke ‘udlignes’ af andre elektroners spin.
Hvis man udsætter sådanne elektroner for et magnetfelt, vil de lægge sig på langs af feltet og dermed blive tiltrukket af magneten. Dermed kan man sige, at paramagnetisme er det modsatte af diamagnetisme.
I eksperimentet bruges der neodymiummagneter, en analog lavteknologi. Neodymiummagneter er utroligt stærke magneter. De kaldes også i daglig tale for supermagneter og powermagneter. Magneterne indeholder bl.a materialet neodym, og det skaber de absolut stærkeste magneter i verden.
Læs mere om neodym magneter her
Prøv at lave din egen hypotese først. Hvordan tror du, resultaterne for eksperimentet vil blive påvirket, hvis du bruger en af disse variable?
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.