Handleiding Leskist De magneten van Professor Pooltjes Groep 4, 5, 6
MILIEU EDUCATIE CENTRUM GEMEENTE RENKUM
COLOFON Juli 2010
Milieu Educatie Centrum Gemeente Renkum Postbus 9100 6860 HA Oosterbeek
Ontwikkeld door: Jolanda Zeilmaker Voorlichtingsburo Groen & Zo Amersfoort In opdracht van Natuurcentrum Arnhem.
September 2009 Het lesmateriaal mag vrij gekopieerd worden voor gebruik op school binnen het werkgebied van Natuurcentrum Arnhem en het MEC te Renkum. Voor gebruik buiten dit werkgebied, door andere organisaties of voor andere doeleinden is toestemming nodig van Natuurcentrum Arnhem. © Natuurcentrum Arnhem Ruitenberglaan 4 6826 CC Arnhem 026-3775464
1
INHOUDSOPGAVE pagina 1
IN HET KORT............................................................................................................................. 3
2
INHOUD VAN DE LESKIST......................................................................................................... 6
3
HET PROBLEEM VAN PROFESSOR POOLTJES........................................................................... 7
4
WERKEN MET DE LESKIST ........................................................................................................ 8 STAP 1 INTRODUCTIE VAN HET ONDERWERP ...................................................................................... 8 STAP 2 ONDERZOEKEN VAN MAGNEETEIGENSCHAPPEN ........................................................................ 9 STAP 3 TUSSENTIJDSE RESULTAATBESPREKING .................................................................................. 11 STAP 4
WERKEN VAN HET GELEERDE ............................................................................................... 12
STAP 5 PRESENTATIE EN EVALUATIE ............................................................................................... 14 5
DIDACTISCHE VERANTWOORDING........................................................................................ 15
6
ACHTERGRONDINFORMATIE VOOR DE LEERKRACHT ........................................................... 17 TOELICHTING OP DE MATERIALEN UIT DE KIST...................................................................... 19
7
BRONNEN............................................................................................................................... 21
8
HERKOMST MATERIAAL......................................................................................................... 21
ONTDEKBLAD ................................................................................................................................ 22 ONDERZOEKSBLAD........................................................................................................................ 23 ONZE UITVINDINGEN .................................................................................................................... 24
2
1
IN HET KORT
Deze handleiding hoort bij de leskist De magneten van Professor Pooltjes voor groep 4, 5, 6 van het basisonderwijs. Aan de hand van een doosje met materialen en het onderzoeksschrift van Professor Pooltjes ontdekken de leerlingen eigenschappen van magneten. De opgedane kennis wordt ingezet bij het bedenken van speelgoed of spellen die werken met magneten. Doel Door te werken met deze leskist kunnen de leerlingen: • zelf onderzoeksvragen formuleren en uitvoeren met betrekking tot magneten; • een aantal eigenschappen van magneten benoemen; • naar aanleiding van het geleerde zelf toepassingen maken met magneten; • de resultaten vastleggen en presenteren aan anderen. Doelgroep Groep 4, 5, 6 van het basisonderwijs. Tijdsplanning Het werken met de leskist duurt ongeveer drie uur. Op de volgende pagina staat een lesopzet in 5 stappen beschreven. De les is op meer manieren in te vullen. Op pagina 6, onder ‘planning’, staan meer mogelijkheden. Voorbereiding • Lees de handleiding door. • Maak een tijdsplanning voor uzelf (zie pagina 6). • Probeer het startexperiment uit. • Zet de materialen klaar. Zelf zorgen voor • Computer met internetaansluiting (voor filmpje) • Per kind schaar, potlood, gum, liniaal • Per kind een kopie van het ontdekblad (voor stap 2) • Per kind een kopie van het onderzoeksblad (voor stap 4) • Verbruiksmaterialen zoals papier, karton, verf, touw, lijm, satéprikkers e.d. (voor stap 4) • Eventueel lego of K’nex • Per groepje een kopie van het uitvindingenblad ( voor stap 5)
3
Uitleg startexperiment De pen kan op twee manieren “zweven”. 1. Zet de pen op de punt precies onder de magneet. De pen blijft dan los van de bovenzijde, maar is wel instabiel. 2. Hang de pen met de bovenzijde aan de magneet. De pen hangt nu zo stabiel dat je er zelfs tegenaan kunt tikken. Laat bij de start zien dat de pen zonder de houten constructie niet blijft staan. Opzet leskist Het probleem van Professor Pooltjes (pagina 9) is de rode draad. Door het verhaal worden de leerlingen uitgedaagd om met het materiaal aan de slag te gaan. Zij gaan voor de onderzoeker aan het werk. De leerlingen worden geholpen met vragen en informatie uit het schrift. Materiaal Op pagina 7 en 8 staat het materiaal dat in de kist aanwezig is. U dient zelf te zorgen voor: • Computer met internetaansluiting (voor filmpje) • Per kind schaar, potlood, gum, liniaal • Verbruiksmaterialen zoals papier, karton, verf, touw, lijm, satéprikkers e.d. (voor stap 4) • Eventueel lego of K’nex Werken met magneten Als u gaat werken met magneten moet u de volgende waarschuwingen in acht nemen: • Magneten verliezen hun magnetische werking door schokken, stoten, vallen of verhitting • Magneten kunnen de werking verstoren van bankpassen en elektronische informatiedragers • Kindervingers kunnen bekneld raken tussen sterke magneten • Berg de magneten altijd op met de ongelijke polen naar elkaar toe. Dan gaan ze langer mee.
De 5 stappen binnen de verhaallijn Stap 1 Introductie van het onderwerp De leerkracht introduceert het onderwerp aan de hand van de koffer van Professor Pooltjes. Het probleem wordt uitgelegd en het experiment wordt gedemonstreerd. Ook het onderzoeksschrift en de doosjes met materialen van Professor Pooltjes worden geïntroduceerd.
4
Stap 2 Onderzoeken van magneeteigenschappen De leerlingen gaan aan de slag met de materialen die ze per hun tafelgroepje hebben gekregen. De leerlingen gaan de magneeteigenschappen ontdekken. Afhankelijk van het niveau van de leerlingen gebruiken zij al of niet hierbij de onderzoekshulp uit het onderzoeksschrift van Professor Pooltjes. Stap 3 Tussentijdse resultaatbespreking De resultaten van het eerste onderzoek worden besproken. Wat hebben de leerlingen ontdekt? Welke conclusies trekken de leerlingen? De leerlingen benoemen de gevonden eigenschappen van magneten. Stap 4 Toepassen van het geleerde De leerlingen gaan kijken waar ze het materiaal in kunnen toepassen. Hierbij maken ze gebruik van de ontdekte eigenschappen bij stap 2. Ze stellen hun eigen onderzoek op. De leerkracht helpt de leerlingen bij het bedenken van onderzoeksvragen. Eventueel met behulp van de vragen of aantekeningen uit het schrift van Professor Pooltjes gaan ze speelgoed of spellen uitvinden die werken met behulp van magneten. Ze maken eerst een plan. Dit plan wordt uitgevoerd en vastgelegd op een eigen onderzoeksblad. Stap 5 Presentatie De leerlingen presenteren hun uitvindingen aan elkaar en leggen het vast op hun onderzoeksblad.
Planning Bovenstaande 5 stappen kunnen verdeeld worden over 2 of 3 lesmomenten. Bijvoorbeeld: Les 1: stap 1, 2, 3 of Les 1: stap 1 - 4 Les 2: stap 4 Les 2: stap 5 Les 3: stap 5 U kunt de leerlingen klassikaal met het onderwerp aan het werk zetten. U kunt er ook voor kiezen om stap 2 en / of stap 4 te integreren in het moment van het zelfstandig werken van de leerlingen.
5
2
INHOUD VAN DE LESKIST
Koffer Handleiding Onderzoeksschrift (A5) Penstandaard, houten pen met naam Professor Bril, rode katoenen tas, potlood, liniaal, rood-wit schaartje Doosje met wit deksel: Ontdekset van P. Pooltjes cent, kurk, lepel, naald, 6 grote paperclips, luciferdoosje met 50 paperclips, touw, stokje, sleutel, 2 soorten schroeven, 3 soorten kettinkjes, schroevendraaier, wasknijper, waxinelichtje zonder lont, zakje spijkers. Doosje met rood deksel: Werkmagneten van P. Pooltjes 3 ringmagneten groot, 3 vierkante magneten, 3 rechthoekige magneten, 2 staafmagneten (blauw-rood), hoefijzermagneet
Leskist Onderzoeksschrift, gelamineerd A4 (voor leerlingen om te bekijken) Ontdekblad, onderzoeksblad en uitvindingenblad, gelamineerd A4 (om te kopiëren) 8 x ‘Mijn magnetenkaart’, gelamineerd A4 (voor leerlingen bij stap 2) Doosje 1a-1h: Ontdekset (witte deksel, 8 stuks) Cent, kurk, theelepel, naald 6 Grote paperclips Luciferdoosje met 50 paperclips Touw, stokje, sleutel 2 Soorten schroeven Doosje 2a -2h: Magneten (rode deksel, 8 stuks) 1 Hoefijzermagneet 2 Kantoormagneten 2 Staafmagneten (rood-blauw) 4 Schijfmagneten klein 4 Schijfmagneten groot Doosje 3: speciale magneten (rode deksel) 4 Paar Ticonal staafmagneten (rood-wit) 10 Supermagneten (neodym) Doosje 4: extra ontdekmateriaal (grijze deksel) 8 doosjes met ijzervijlsel 8 kompassen 6
3 Soorten kettinkjes Schroevendraaier Wasknijper Waxinelichtje zonder lont Zakje spijkers
4 Ringmagneten klein 4 Ringmagneten groot 4 Vierkante magneten 4 Rechthoekige magneten
3
HET PROBLEEM VAN PROFESSOR POOLTJES
Professor Pooltjes bezoekt de leerkracht U (de leerkracht) en de professor zijn al jarenlang bevriend. U heeft zelfs met de professor in de klas gezeten op de basisschool. Toen was hij al aan het experimenteren met van alles. Nu is hij onderzoeker van magneten. Laatst belde hij op dat hij een geweldige uitvinding had gedaan en allemaal leuke ideeën had. Hij deed er heel geheimzinnig over. Hoewel hij op het punt stond naar het buitenland te vertrekken, wilde hij nog wel graag langskomen om zijn experiment aan zijn vriend te laten zien. De professor heeft zijn nieuwste experiment laten zien! Hij kon zijn pen laten zweven! Enthousiast vertelde hij over zijn onderzoek en zijn briljante idee om magneten in spellen en speelgoed te verwerken. U was helemaal onder de indruk en werd razend nieuwsgierig. Een uurtje na zijn vertrek, belde hij in paniek op. Hij stond op het vliegveld en kwam er achter dat hij z’n koffer met onderzoeksspullen was vergeten! Aangezien hij dringend naar het buitenland moest en zijn vliegtuig niet mocht missen, vroeg hij zich af of de kinderen verder zouden willen met het onderzoek. Dat vond u een goed idee. De grote vraag is nu: Wat zit er in dan allemaal in zijn koffer?
7
4
WERKEN MET DE LESKIST
Stap 1 Introductie van het onderwerp Het verhaal U vertelt de klas in eigen woorden over het bezoek en het ontstane probleem van uw vriend Professor Pooltjes. Hiervoor gebruikt u de beschrijving in hoofdstuk 3. De koffer U bekijkt samen met de kinderen de inhoud van de koffer van de professor: zijn bril, schrijfmateriaal, onderzoeksmateriaal, magneten, zijn onderzoeksschrift, een sleutel en het experiment. U laat het experiment zien. Het experiment Zo kwam de professor op het idee: Hij zat in zijn laboratorium te mijmeren wat hij voor uitvindingen kon bedenken. Intussen zat hij te spelen met zijn pen. “Hé, zou ik mijn pen kunnen laten zweven?” dacht hij opeens. Hij ging aan de slag. In zijn rommelbakje op zijn bureau vond hij allerlei pennen die hij kon gebruiken. Daarna pakte hij een paar magneten en ging aan het uitproberen. Toen hij een goed idee had, schreef hij het in zijn schrift. Hij zette het experiment in elkaar. Hiervoor gebruikte hij zijn lievelingspen: de houten pen met zijn naam erop. De professor wil niet alles verklappen. Maar kijk wat hij heeft gemaakt: de pen zweeft! Zet de houder neer met de witte zijde onder en de rode zijde boven. Nu zit het magneetje onzichtbaar in het bovenvlak. Als u de pen neerzet, met de punt naar beneden, dan “zweeft” de pen. U kunt zich ook eerst vergissen en de pen op de kop neerzetten, zodat deze valt. Aan de slag Gelukkig zat ook d sleutel van het laboratorium in de koffer. Hierdoor kon u in het laboratorium een kistje met materiaal halen zodat de kinderen aan de slag kunnen.
8
Stap 2 Onderzoeken van magneeteigenschappen Ontdekken De leerlingen kunnen nu als ‘jonge onderzoekers’ het onderzoek voortzetten. Eerst gaan ze zelf ontdekken wat de eigenschappen van magneten zijn. In het onderzoeksschrift van Professor Pooltjes staan ontdekkingen, wetenswaardigheden en onderzoekshulpen. Verdeel de klas in maximaal 8 groepen. Elke groep krijgt: • Ontdekset (doosje 1, witte deksel) • Magneten (doosje 2, rode deksel) • Doosje met ijzervijlsel en een kompas (uitdelen uit doosje 4) • Mijn magnetenkaart Bij deze opdracht zorgt u zelf voor (per leerling) • Schaar • Potlood • Gum • Liniaal • Kopie ontdekblad Let op: eerst sorteren, dan uitproberen! Laat de leerlingen eerst de materialen sorteren in twee groepen. Eén groep met materialen waarvan ze denken dat ze door de magneet worden aangetrokken en één groep met materialen waarvan ze denken dat ze niet door de magneet worden aangetrokken. Laat ze het daarna pas met de magneet uitproberen. Begeleiding De leerlingen gaan onderzoeken. Alles wat ze ontdekken, noteren ze op het ontdekblad. “Zelf ontdekken” is een vaardigheid die sommige leerlingen zich nog eigen moeten maken. De onderzoekshulpen uit het onderzoeksschrift kunnen hierbij helpen. Het verschilt per groep hoeveel sturing en begeleiding er nodig is. Er zijn 3 opties: 1 U laat het de leerlingen (in eerste instantie) helemaal zelf uitzoeken. 2 U laat de groepjes die dat nodig hebben de onderzoekshulpen uit het onderzoeksschrift bekijken. 3 U gebruikt de onderzoeksvragen hieronder en stelt deze aan de groepjes die dat nodig hebben.
9
Onderzoeksvragen stap 2 • Wat doen de magneten met elkaar? • Wat doen de magneten met andere voorwerpen? • Welke voorwerpen trekt de magneet aan? • Welke metalen worden (niet) door de magneet aangetrokken? • Wat is het verschil tussen de magneten? • Welke magneet is het sterkst? • Hoeveel paperclips blijven er aan de magneet hangen? • Is de magneet overal even sterk? • Werkt de magneet ook door meer lagen heen? • Werkt de magneet ook door verschillende materialen heen? • Werkt de magneet ook door water heen? • Op hoeveel centimeter afstand werkt de magneet? Verdieping In de kist zit nog een doosje met speciale magneten (doosje 4). Dit zijn erg sterke magneten. De groepen die wat sneller klaar zijn, kunnen ook met deze magneten nog wat experimenteren. Laat de kinderen wel opletten dat hun vingers er niet tussen bekneld raken. Verdiepingsvragen (meer uitleg hierover vind u op pagina 15 en 16): • Wat gebeurt er met een staafmagneet als je deze vrij laat draaien? TIP: wikkel een elastiekje precies om het midden van de magneet. Doe een dun, soepel touwtje door een lusje en laat de magneet draaien. (De rode kant van de magneet zoekt het magnetische noorden van de aardbol en wijst daardoor altijd dezelfde richting aan.) • Hoe kun je een magnetisch veld zichtbaar maken? (Met ijzervijlsel.) • Wat gebeurt er met ijzervijlsel als je de magneet erbij houdt? (De deeltjes worden magnetisch en er ontstaat een patroon door de aantrekkingskracht van de magneet.) • Hoe kun je een ander voorwerp magnetisch maken? (Door ca. 50x steeds in dezelfde richting langs de magneet wrijven.) • Wat gebeurt er als je die tijdelijke magneet op de grond laat vallen? (Dan raakt hij zijn magnetische werking weer kwijt)
10
Stap 3 Tussentijdse resultaatbespreking Magneeteigenschappen Aan de hand van de materialen ontdekken de leerlingen de volgende magneeteigenschappen: 1 Een magneet heeft 2 polen, (de noordpool en zuidpool). Gelijke Onderzoekshulp 1 polen stoten elkaar af, verschillende polen trekken elkaar aan. 2 Een magneet werkt door (andere) stoffen heen Onderzoekshulp 2 3 Een magneet werkt op afstand Onderzoekshulp 3 4 Niet elke magneet is even sterk Onderzoekshulp 4 5 Een paar soorten metaal (ijzer en nikkel) worden door de magneet Onderzoekshulp 5 aangetrokken 6 Aan de polen is de magneet het sterkst Onderzoekshulp 6 U bespreekt met de klas welke magneeteigenschappen de leerlingen ontdekt hebben. Let daarbij op hoe de leerlingen de bevindingen interpreteren. Klopt de conclusie die ze trekken? Vragen die u kunt stellen: • Wat doen de magneten als je ze tegen elkaar houdt (met dezelfde kanten, met verschillende kanten)? • Werkt de magneet ook door meer lagen van hetzelfde materiaal heen? • Werkt de magneet ook door verschillende stoffen heen? • Werkt de magneet ook door water (indien uitgeprobeerd)? • Werkt de magneet ook op afstand? • Zijn alle magneten even sterk? Welke magneet is het sterkst? • Wat wordt wel en wat wordt niet door de magneet aangetrokken? • Kun je deze materialen indelen in groepen? • Waarvan dacht je dat het wel zou worden aangetrokken en bleek dat niet zo te zijn? (en andersom) • Waar is de magneet het sterkst? U controleert de ontdekbladen. Wat hebben ze geleerd? Hoe hebben ze dat opgeschreven?
11
Stap 4 Toepassen van het geleerde Bespreken Bespreek de ervaringen uit de vorige stap. Weten de kinderen nog welke eigenschappen magneten hebben? En wat hadden ze nog meer ontdekt? Onderzoek De professor heeft gevraagd of het onderzoek door kan gaan. Hij wilde magneten gebruiken in speelgoed en spellen. Kunnen de leerlingen zelf ook spellen of speelgoed bedenken die werken met magneten? Begeleiding Verdeel de klas in maximaal 8 groepen. Het verschilt per groep hoeveel sturing en begeleiding er nodig is. Er zijn 2 opties: 1 De leerlingen hebben zelf inspiratie. Ze verzinnen zelf een idee, maken een plan en leggen dat aan u voor. Na goedkeuring voeren ze hun plan uit. 2 De leerlingen hebben zelf geen inspiratie. U kunt hulp bieden door ze de ideeën uit het onderzoeksschrift te laten bekijken of door onderstaande inspiratievragen aan de groep te stellen. Inspiratievragen stap 4 • Hoeveel paperclips blijven er aan de magneet hangen? • Welke voorwerpen zullen door de magneet worden aangetrokken? • Op hoeveel centimeter afstand werkt de magneet? • Hoe kun je een wedstrijdje doen met autootjes en magneten? • Hoe kun je een spel maken waarbij je allerlei voorwerpen op moet vissen? • Hoe kun je dingen laten bewegen zonder dat je ze aanraakt? • Hoe kun je voorwerpen laten dansen? • Welke goocheltrucs kun je met magneten doen? Ideeën uit het onderzoeksschrift van de professor • Idee 2: racebaan • Idee 3: hijskraan • Idee 4: voetbalwedstrijd / hockeywedstrijd / roeiwedstrijd • Idee 5: hengelspel • Idee 6: metaaldetector • Idee 7: bewegen zonder aanraken • Idee 8: zwevende vlieger of vlinder • Idee 9: dansende figuren • Idee 10: goocheltrucs
12
Onderzoeksblad Elke leerling krijgt een kopie van het onderzoeksblad. Hier schrijven ze hun ideeën op. Per onderzoek worden de volgende onderdelen opgeschreven: • Naam • Datum • Wat heb je bedacht? • Welke materialen heb je gebruikt? • Het werkt wel / niet? • Welke naam geef je de uitvinding? Materiaal U kunt de materialen uit de kist gebruiken. Deze materialen moeten echter bij het terugbrengen van de leskist weer compleet ingeleverd worden. U kunt er ook voor kiezen om voor uw klas magneten aan te schaffen. Achter in deze handleiding vindt u een aantal adressen waar u magneten kunt bestellen. U zorgt zelf voor verbruiksmaterialen zoals: • Papier • Karton • Verf • Touw • Lijm • Satéprikkers Ook legostenen, K’nex, of technocard (zie www.opitec.nl) zijn goed te gebruiken.
13
Stap 5 Presentatie en evaluatie Onderzoeksbladen U controleert de onderzoeksbladen en uitvindingen. Wat hebben ze uitgevonden? Hoe hebben ze dat genoteerd? Presentatie De leerlingen presenteren hun uitvindingen. Dit kan per groep of per leerling. Laat ze gebruik maken van het onderzoeksblad en dezelfde opbouw gebruiken voor hun presentatie: • Wat hebben ze bedacht? • Welke materialen hebben ze gebruikt? • Hoe werkt het? • Wat is de naam van de uitvinding? Na de presentatie in de klas, kunnen de uitvindingen op een demonstratietafel gezet worden. Ook kan er gepresenteerd worden aan andere klassen of aan de ouders. Terugkoppeling naar Professor Pooltjes De leerlingen hebben de professor enorm geholpen! Welke ideeën kan de professor gebruiken? Maak per groepje een blad voor de professor waar hij de ideeën uit kan halen. Maak voor elke groep een kopie van het uitvindingenblad. U kunt de verzamelde uitvindingen in de koffer stoppen bij het terugbrengen van de leskist.
14
5
DIDACTISCHE VERANTWOORDING
Kerndoelen Nederlands 2 De leerlingen leren zich naar vorm en inhoud uit te drukken bij het geven en vragen van informatie, het uitbrengen van verslag en het geven van uitleg. 8 De leerlingen leren informatie ordenen bij het schrijven van een verslag of een werkstuk. Zij besteden daarbij aandacht aan zinsbouw, correcte spelling, een leesbaar handschrift, eventueel beeldende elementen en kleur. 12 De leerlingen verwerven een adequate woordenschat en strategieën voor het begrijpen van voor hen onbekende woorden. Oriëntatie op jezelf en de wereld 42 De leerlingen leren onderzoek doen aan materialen en natuurkundige verschijnselen, zoals licht, geluid, elektriciteit, kracht, magnetisme en temperatuur. 44 De leerlingen leren bij producten uit hun eigen omgeving relaties te leggen tussen de werking, de vorm en het materiaalgebruik. 45 De leerlingen leren oplossingen voor technische problemen te ontwerpen, deze uit te voeren en te evalueren. Ontwikkelingsgebied Waarnemen en onderzoeken De nadruk ligt op het aanleren van onderzoeks- en waarnemingsvaardigheden die gebaseerd zijn op de gangbare natuurwetenschappelijke denk- en werkwijze. Daarnaast is dit ontwikkelingsgebied ook pedagogisch belangrijk, omdat leerlingen zo vertrouwen krijgen in hun eigen waarnemingen en conclusies en daarmee minder afhankelijk worden van de oordelen van anderen. Doel Door te werken met deze leskist kunnen de leerlingen: • zelf onderzoeksvragen formuleren en uitvoeren met betrekking tot magneten; • een aantal eigenschappen van magneten benoemen; • naar aanleiding van het geleerde zelf toepassingen maken met magneten; • de resultaten vastleggen en presenteren aan anderen.
15
Aansluiting lesmethodes Een Grote Reis Leefwereld 1e editie Leefwereld 1e editie Leefwereld 2e editie Naut Topondernemers Wijzer door de Natuur
Groep 4 Groep 4 Groep 5 Groep 5 Groep 5 Groep 5/6 Groep 6
H. 6 H. 10 H. 14 H. 7 H. 4 H. 7 H. 7
16
Techniek 1 Beweging Toverkracht Aantrekken en afstoten Aantrekken en afstoten Wat is techniek? Vlinders in je buik / aantrekken en afstoten Project 1: Werken met magneten
6
ACHTERGRONDINFORMATIE VOOR DE LEERKRACHT
Magnetiet Er bestaat gesteente dat van nature magnetisch is. Griekse filosofen ontdekten al 800 jaar voor Christus dat brokjes van deze steen elkaar aantrekken of afstoten. Dit gesteente heet magnetiet en bevat ijzer. Dit natuurkundige verschijnsel wordt magnetisme genoemd. Magnetiet is, evenals magnesium, genoemd naar de vindplaats Magnesia, een gebied in Thessalië in het oude Griekenland. Magnetisch metaal In een gewoon stukje ijzer zitten ontelbare kleine beweegbare magnetische gebiedjes. Normaal gesproken zitten deze minimagneetjes kriskras door elkaar waardoor ze elkaars werking opheffen. Als de magnetische gebieden allemaal dezelfde kant opwijzen, wordt het ijzer magnetisch. Het uiteinde van de magneet die naar het noorden wijst, wordt de noordpool van het ijzer genoemd, het andere uiteinde de zuidpool. Als je met een hamer op een magneet zou slaan, is de kans groot dat de magneet zijn magnetische werking verliest. De inwendige oriëntatie van de magnetische gebieden raakt verstoord en de magnetische gebieden heffen elkaars werking op. Je kunt bepaalde metalen magnetisch maken door er met een magneet meermalen in dezelfde richting langs te strijken. In een gewone spijker liggen alle magnetische gebieden door elkaar. De magneet die langs een spijker strijkt, zorgt ervoor dat de gebieden zich in een richting gaan voegen. Een magneet trekt alleen de ferromagnetische metalen (ijzer, nikkel en kobalt) aan. Andere metalen worden dus niet door de magneet aangetrokken. Een ijzeren spijker en een zilverkleurig muntstuk dat nikkel bevat, worden door een magneet aangetrokken. Een aluminium blikje niet. Ook combinaties met één van de bovengenoemde metalen (legeringen) kunnen door de magneet worden aangetrokken. Magnetisch veld Rond elke magneet zit een bepaald gebied waarbinnen de onzichtbare magnetische kracht werkt. Dit noem je een magnetisch veld. Naarmate je verder van de magneet af gaat, wordt het veld zwakker. Bij de polen is het magnetisch veld het sterkst. Het magnetisch veld kun je goed zichtbaar maken met een staafmagneet en ijzervijlsel. Onder invloed van de magneet verandert elk stukje ijzervijlsel tijdelijk in een kleine magneet. De stukjes krijgen een noord- en een zuidpool die naar de tegenovergestelde pool van de magneet worden getrokken. Dichtbij de polen is het magnetisch veld het sterkst en plakken de meeste ijzerdeeltjes samen.
17
Je zou verwachten dat alle ijzerdeeltjes door de sterkte van het magnetisch veld naar de polen worden getrokken. Wrijving zorgt er echter voor dat de iets verder gelegen ijzerdeeltjes niet bij de polen kunnen komen. En de ijzerdeeltjes die meer ter hoogte van het midden liggen, ondervinden van beide polen een even sterke aantrekkingskracht. Deze deeltjes blijven min of meer in het verlengde van de staafmagneet liggen. Je ziet dit verschijnsel op het platte vlak, maar een magnetisch veld werkt in alle richtingen. Als je twee magneten hebt, kun je aan de hand van het ijzervijlselpatroon zichtbaar maken wat er met het magnetisch veld gebeurt bij aantrekking en afstoting. Ook kun je de magneetvelden van verschillende magneten met elkaar vergelijken.
De magneet en het kompas De werking van het kompas laat zien dat een magneet altijd een noorden een zuidpool heeft. De magnetische polen heten zo omdat de aarde zelf ook een reusachtige magneet is met een magnetisch veld dat alle richtingen beïnvloedt. Een vrij draaibare magneet (bijvoorbeeld een magnetische naald drijvend op het water of een magneet hangend aan een touw) zal altijd in één bepaalde richting wijzen. De magnetische polen van de aarde liggen in de buurt van de geografische polen. Sommige trekvogels kunnen het magnetisch veld van de aarde waarnemen en gebruiken dit om zich te oriënteren.
Bron: Natuuronderwijs inzichtelijk
18
TOELICHTING OP DE MATERIALEN UIT DE KIST In de ontdekset Wordt wel aangetrokken spijkers paperclips lonthouder onder in het waxinelichtje sleutel 6 grote paperclips cent naald ringkettinkje zilverkleurig schroevendraaier metalen middendeel wasknijper schroef groot schroef klein
Wordt niet aangetrokken doosje van de paperclips ringkettinkje goudkleurig kogelkettinkje kurk touw stokje hout van de wasknijper aluminium cupje van waxinelichtje waxinelichtje (kaars) zakje van de spijkers theelepel (niet door de gewone magneten, wel door de supermagneten zie pag.16)
Als de leerlingen zelf op onderzoek gaan, komen ze nog veel meer dingen tegen die door de magneet worden aangetrokken. Opvallend is dat sleutels en schroeven zowel worden aangetrokken als niet worden aangetrokken. Dit is afhankelijk van het materiaal waarvan ze gemaakt zijn. Vaak zijn voorwerpen gemaakt van een combinatie van metalen (een legering). De eurocent is wordt door de magneet aangetrokken. De 1 en 2 euro deels ook. De 10, 20 en 50 cent echter niet. Laat de leerlingen het maar uitproberen. Verschillende soorten magneten Magneten worden van verschillende soorten materiaal gemaakt. Het materiaal bepaalt de sterkte van de magneet. In de kist zitten de volgende magneten, van zwak naar sterk: Keramische magneet Dit is de meest gangbare en goedkoopste magneet. Deze wordt gebruikt in bijvoorbeeld koelkastmagneten en bordmagneten. De magneet bestaat uit een mengsel van ijzeroxide en een ander metaal. Deze magneet is het zwakst. Ticonal-magneet De rood-witte staafmagneten uit de kist zijn Ticonal of Alnicomagneten. Ze bestaan uit een mengsel van aluminium, nikkel en koper. Deze zijn vrij sterk. Neodymium magneet Deze magneet staat bekend als de supersterke magneet. De magneet hoeft niet groot te zijn om een heel sterke aantrekkingskracht te hebben. Dit zijn dan ook de kleinste en sterkste magneten in de kist. Dit kan gevaren met zich meebrengen voor kindervingers en elektronische apparatuur.
19
Extra materiaal IJzervijlsel in doosje Door middel van het ijzervijlsel in het kunststof doosje kan het magnetisch veld zichtbaar gemaakt worden. Beweeg de magneet er maar eens onder of plaats aan beide zijden een magneet. Het ijzervijlsel laat het magnetisch veld zien. Kompas Normaal mogen kompassen niet in de buurt van magneten gehouden worden. Het kompas raakt hierdoor namelijk ontregeld. De kompassen in deze leskist mogen wel in aanraking komen met de magneten. Het geeft de leerlingen de mogelijkheid tot extra experimenten. Een kompas kan worden vergeleken met een vrijdraaiende magneet zoals de leerlingen kunnen maken met behulp van touw en elastiek. Na regelmatig gebruik zullen de kompassen echter niet meer geschikt zijn om de juiste richting te bepalen. Opmerking theelepel De theelepel is gemaakt van meerdere goedkope metalen. De hoeveelheid duurder ijzer (of nikkel) is maar heel klein. Hierdoor trekken de gewone magneten het lepeltje niet aan. Voor de supermagneet is de hoeveelheid echter voldoende. Toepassing van magneten in de praktijk: (incl. elektromagneet)
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
Afvalverwerking Autosloperij Computer Inductiekookplaat Kilometerteller van de fiets Koppelen van treinstellen Luidspreker Magneetbord Magneetstrip sluiting koelkast Magneettrein Magnetisch tekenbord Magnetische sluiting kastdeurtjes Magnetische verf Magnetron Metaaldetector Pinpas Reisspellen Speelgoed Telefoon Veiligheidsstrookjes in boeken
20
7
BRONNEN
M. Flaherty, Magneten & magnetisme, Harmelen, Ars Scribendi, 2004. C. Kersbergen & A. Haarhuis, Natuuronderwijs inzichtelijk, Bussum, Uitgeverij Coutinho, 2006. J. Challoner, Van pool tot pool, Amsterdam, Zirkoon, 1996.
Meer weten? Filmpjes op internet: http://www.willemwever.nl/antwoord?vraag=kjbtjBsHrGmKvKuGuwhC (hoe werkt een magneet) http://www.schooltv.nl/beeldbank/clip/20082905_magneten01 (magneten introductie) http://www.schooltv.nl/beeldbank/clip/20060314_magneten04 (werking magneet en elektromagneet m.b.v. een batterij) http://cgi.omroep.nl/cgi-bin/streams?/tv/nps/hetklokhuis/bb.20050720.asf (supersterke magneten in een laboratorium)
8
HERKOMST MATERIAAL
Het materiaal uit de leskist is te verkrijgen bij: Eurofysica
www.eurofysica.nl
(set staafmagneten)
Opitec
www.opitec.nl
(diverse magneten, ijzervijlsel in doosje, ook het technocard is hier verkrijgbaar)
Supermagneten
(Nederlandstalige site met sterke magneten)
www.supermagnete.de
21
ONTDEKBLAD Ontdekblad van:
_____________________________
Datum:
_____________________________
Dit weet ik nu van magneten: __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________
22
ONDERZ Onderzoeksblad van:
EKSBLAD
_____________________________ _____________________________ _____________________________ _____________________________
Datum:
_____________________________
Het idee: __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________
Het materiaal: __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________
Het werkt:
wel / niet (omcirkel het goede antwoord)
Leg uit hoe dat komt. __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________
De naam van onze uitvinding: __________________________________________________________________________
23
ONZE UITVINDINGEN Naam school:
_____________________________
Groep:
_____________________________
Datum:
_____________________________
Dit hebben wij voor u bedacht: __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Meegeven met de kist : t.a.v. Professor Pooltjes
24
