Lesbrief “Elektriciteit”: Voor u ligt een begeleidende lesbrief van Mad Science die u in uw eigen klas kunt gebruiken. De les bevat enkele experimenten die de kinderen zelf in de klas uit kunnen proberen. Bij deze les hoort een filmpje waarin twee professors van Mad Science deze experimenten op een interactieve manier uitleggen. Ideaal voor op het smartboard dus! Tevens is deze proefles ideaal als voorbereiding op de Mad Science workshop “Elektriciteit” die via deze link te boeken is.
Over Mad Science TV “Educate, have fun and make a Difference!” Science, (wetenschap & techniek) is de perfecte “tool” om kinderen iets te leren. We vertellen kinderen niet hoe iets werkt, we laten het zien, sterker nog, ze mogen het zelf doen. Wat leren de kinderen dan? We leren de kinderen de basisbegrippen van wetenschap & techniek zoals beschreven in de kerndoelen. Make a difference: Onderzoek heeft aangetoond dat Mad Science de attitude van kinderen ten opzichte van science positief beïnvloedt. U weet waarschijnlijk wel hoe kinderen reageren op onze diensten! Het boeken van Mad Science past helaas niet altijd op een school. En natuurlijk wil je als leerkracht ook zelf aan de slag. 1 maal per maand zullen wij een nieuwe video op onze website plaatsen. Met bijbehorende lesbrief. Omdat dit de eerste keer is dat wij dit doen staan wij natuurlijk open voor uw commentaar, vragen en verbeterpunten! Het opsturen van een foto of een berichtje naar ons wordt zeer gewaardeerd! Kortom, wij hopen u te voorzien van waardevolle, leuke en educatieve informatie waar u mee verder kunt. Wilt u meer opdrachten. Dan zou u kunnen overwegen om Mad Science in te huren voor een uitdagende workshop!
WWW.MADSCIENCE.ORG/NEDERLAND 1
Ballon aantrekking Doel: De kinderen maken kennis met het begrip ‘statische elektriciteit’ en leren dat alles bestaat uit protonen en elektronen. Materialen: -
1 ballon per kind
Procedure: 1) Laat de kinderen hun ballon opblazen en er een knoopje in leggen. 2) Vertel dat deze ballonnen net zoals alle andere materialen protonen (plusjes) en elektronen (minnetjes) bevatten. 3) Vraag aan de kinderen wat ze denken dat er zal gebeuren als ze met de ballon door hun haren wrijven (hypothese) 4) Laat de kinderen met de ballon door hun haren wrijven en laat ze de ballon een stukje boven hun haren houden. 5) Vraag aan de kinderen hoe het kan dat hun haren door de ballon aangetrokken worden. 6) Leg het principe uit. 7) Laat de kinderen proberen om hun ballon aan de muur of het plafond te laten hangen door gebruik te maken van statische elektriciteit. Uitleg: Wetenschappers denken dat de wrijving tussen je haar en de ballon ervoor zorgt dat de elektronen van je haar overgaan naar de ballon. Je haar verliest elektronen en wordt positief geladen. De ballon krijgt er elektronen bij en wordt negatief geladen. Deze voorwerpen beschikken nu over statisch elektrische ladingen! De muur is neutraal, of niet geladen. Als je de ballon kort tegen de muur houdt, gaan enkele van de elektronen van de ballon weg naar de muur. De muur deelt dan het teveel aan elektronen van de ballon. De ballon wordt tegen de muur gehouden, omdat er elektronen gedeeld worden. Er bestaat een aantrekking tussen geladen en neutrale voorwerpen.
2
Zwevende snippers en Pingpongbal Doel: De kinderen leren dat de ballon een negatieve lading krijgt door over de haren te wrijven en dat het papier en de pingpongbal geen lading hebben en dat het papier en de pingpongbal de overtollige elektronen van de ballon aantrekken. Materialen: -
Per kind een stuk papier (A4) Per kind een ballon (ze kunnen de ballon uit de vorige opdracht gebruiken) Per kind (of per groepje) een pingpongbal.
Procedure: 1) Laat de kinderen een strook papier (in de lengte) van het A4 vel afscheuren. 2) Laat de kinderen de afgescheurde strook papier in allemaal kleine snippers scheuren. 3) Laat de kinderen met hun ballon door hun haren wrijven en vervolgens een stukje boven de papiersnippers houden. 4) Vraag aan de kinderen hoe het kan dat de snippers naar de ballon toe getrokken worden. 5) Laat de kinderen proberen om de pingpongbal over te tafel te laten rollen zonder de bal aan te raken en door gebruik te maken van statische elektriciteit. 6) Leg het principe uit. Uitleg: De ballon is negatief geladen omdat er elektronen van het haar overgezet zijn. de papiersnippers en de pingpongbal zijn neutraal, daarom trokken ze de overtollige elektronen van de ballon aan. Er is aantrekkingskracht tussen neutrale en geladen voorwerpen.
3
Gepeperde aantrekking Doel: De kinderen leren dat de peper door de ballon wordt aangetrokken en dat ze elektronen delen. Materialen: -
Per kind een ballon (ze kunnen de ballon uit de vorige opdracht gebruiken) Per kind een beetje peper dat op het overgebleven stuk papier (van het eerste experiment) gestrooid wordt.
Procedure: 1) Laat de kinderen een beetje peper over hun stuk papier strooien. 2) Laat de kinderen hun ballon statisch maken, door met de ballon over hun haren te wrijven. 3) Vraag aan de kinderen wat ze denken dat er zal gebeuren als ze de statische ballon boven de peper houden. 4) Laat de kinderen hun ballon boven de peper houden. 5) Leg het principe uit. Uitleg: De peper uit ons experiment zijn is neutraal – het heeft geen elektrische lading. De moleculen waar peper uit bestaat, kunnen een elektron delen met een andere substantie. Wij hebben de ballon een negatieve lading gegeven door ermee over ons haar te wrijven – we hebben de ballon dus veel extra elektronen gegeven. Toen we de ballon kort bij de peper hielden, sprong de peper over naar de ballon, omdat de peper aangetrokken werd door de lading en tevens elektronen wilde delen.
4
Snelcursus Als het neerkomt op het begrijpen van elektriciteit, moet je letterlijk naar de kern van de zaak gaan, namelijk het atoom. Atomen zijn de bouwstenen van materie en ze worden opgemaakt uit drie soorten partikels. De kern van een atoom wordt de nucleus genoemd en die bevat positief geladen partikels die we protonen noemen en neutrale partikels die we neutronen noemen. De beweging van vele negatief geladen partikels, die we elektronen noemen, in dezelfde richting noemen we elektrische stroom. Geladen partikels vloeien meestal gemakkelijk doorheen geleiders, zoals metalen of vloeistoffen zoals zout water. De elektronen in metalen hangen losjes vast aan de atomen, zo kunnen ze gemakkelijk bewegen. Het menselijke lichaam (dat voornamelijk uit zout water bestaat) is ook een goede geleider, daarom zijn elektrische schokken zo gevaarlijk. Isolatoren daarentegen geleiden de elektriciteit niet goed. Hun elektronen zitten stevig vast aan de atomen, waardoor ze niet zo gemakkelijk bewegen. Typische isolatoren zijn rubber, hout, glas en de meeste plastieksoorten. Elektriciteit stroomt enkel indien een krachtbron, zoals een batterij of generator, de elektronen in beweging zet en indien de elektronen een volledige cirkel, dat we een circuit noemen, kunnen maken. Bedenk dit: elektronen stromen van een batterij naar een draad tot in een gloeilamp en dan via een andere draad terug naar de batterij. Deze gesloten lus noemen we een circuit. Geen enkel elektrisch apparaat, of het nu een eenvoudige zaklamp of een complexe computer is, werkt tenzij het circuit dat de elektrische stroom vervoert een hele lus is. Elektriciteit wordt gevaarlijk voor je wanneer jij deel gaat uitmaken van de elektrische lus; wanneer de elektronen genoeg energie hebben en het juist contact maken om door je lichaam uit te gaan. Je kunt beide uiteinden van de batterij van een zaklamp aanraken zonder iets te voelen, maar als je nat bent en in aanraking komt met elektriciteit uit het huishouden, kan het water een goed pad zijn doorheen je huid en je lichaam, waardoor je een deel van het elektrische circuit wordt! Elektrische energie zoekt altijd de kortste weg door het circuit om terug bij de bron te geraken, wat in het vorige voorbeeld de batterij was. Als beide draden een geleider raken, zoals een metalen tafelblad, zullen de elektronen een kortere weg terug naar de batterij nemen in plaats van door de gloeilamp te gaan. Waarom worden vogels dan niet geëlektrocuteerd als ze op hoogspanningskabels zitten? De hoogspanningskabels die per twee tussen palen in hangen, zijn vergelijkbaar met de draden die tussen een gloeilamp en een batterij in zitten. Zolang de vogels maar op een kabel zitten, is er geen kortsluiting zodat het circuit toch vervolledigd kan worden. Maar als hun vleugels per ongeluk de twee naast elkaar hangende kabels aanraken, zullen de elektronen een nieuw pad volgen om het circuit te vervolledigen en dit spijtig genoeg door het lichaam van het arme vogeltje! 5
Elektriciteit is de meest handige en gebruiksvriendelijke vorm van energie, gemakkelijk om te zetten in warmte en licht en het wordt gebruikt om krachtige machines te gebruiken. Elektriciteit kan op een plaats opgewekt worden en vervolgens naar eender waar verplaatst worden via stroomkabels. Het wordt in krachtcentrales opgewekt, waar de geschikte energiebron gebruikt wordt om via turbines elektriciteitsgenerators te doen draaien. Momenteel gebruiken we kolen, olie, waterkracht, natuurlijk gas en nucleaire energie als energiebronnen. Men doet onderzoek om de bijdrage van wind, getijden en geothermische kracht te doen toenemen. Het is bewezen dat nucleaire brandstof een duurdere bron van elektriciteit is dan aanvankelijk gedacht werd en de wereldwijde bezorgdheid in verband met radioactiviteit kan het gebruik ervan in de toekomst beperken. Elektriciteit wordt opgewekt in krachtcentrales tegen een voltage van ongeveer 25.000 volt, wat geen geschikt voltage is voor lange afstanden. Voor een minimaal krachtverlies, moet de transmissie plaatsvinden tegen een zeer hoge voltage (400.000volt of hoger). De opgewekte voltage wordt daarom verhoogd door een transformator. De hoge voltage dat hieruit resulteert wordt dan via de leidingen van het systeem, een onderling verbonden netwerk van krachtcentrales en verdeelcentra, verdeeld over een groot oppervlak. Na de verzending naar een lokaal station, wordt de voltage verminderd met behulp van een transformator en vervolgens verdeeld onder de klanten.
6
Meer te doen Rekenen -
-
Zet een aantal lampjes neer van verschillende merken. Zet ze allemaal tegelijk aan en kijk welke het langst blijft branden. Vraag de leerlingen de resultaten in een grafiek te tekenen. Maak woordproblemen met behulp van het vocabulaire van elektriciteit.
Taal -
Laat de kinderen een verhaal schrijven over een leven zonder elektriciteit. Laat de kinderen een verhaal schrijven over de manier waarop elektronen, neutronen en protonen samenwerken om elektriciteit te maken. Schrijf een verhaal over het leven van een lampje of een batterij. Laat de leerlingen uitvindingen onderzoeken die met elektriciteit te maken hebben. Vraag de leerlingen een gedicht te schrijven over iets dat elektriciteit gebruikt en over alle mogelijkheden en problemen ervan. Dit kan ook gaan over elektriciteit in het algemeen. Bijvoorbeeld: “Elektriciteit is overal, in een gloeilamp en een discobal.”
Maatschappijleer -
-
-
Wijs op een kaart de plaatsen aan waar elektriciteitscentrales zijn en onderzoek de effecten daarvan om de maatschappij. Laat de leerlingen onderzoek doen naar Benjamin Franklin en andere wetenschappers die elektriciteit bestudeerd hebben. Uw leerlingen kunnen de hoeveelheid elektriciteit die door uw gemeente of land gebruikt wordt onderzoeken. Ze kunnen ook onderzoeken hoe energieverbruik verminderd kan worden. Zoek in de krant naar artikelen over energieverbruik en teksten die verband hebben met elektriciteit. Laat ze aan uw leerlingen zien en bespreek recente onderwerpen die met elektriciteit te maken hebben. Vraag de leerlingen te onderzoeken hoe leven was voordat er elektriciteit was, of hoe het was toen elektriciteit nog niet belangrijk was. Misschien zijn er leerlingen die grootouders hebben die zich herinneren hoe het was om met weinig tot geen elektriciteit te leven.
7
Tekenen/ Handvaardigheid -
-
Vraag de leerlingen oude lampjes, lege batterijen, oude elektrische apparaten, of materiaal dat met elektriciteit te maken heeft (over een maand) mee te nemen. Laat ze van deze voorwerpen kunstwerken maken. Verzamel boeken en plaatjes die met elektriciteit te maken hebben. Laat de kinderen tekeningen maken die met elektriciteit te maken hebben. Het is de bedoeling dat ze een opeenvolging van gebeurtenissen tekenen, zoals een lampje dat gaat branden. Het eindproduct is een boek waar doorheen gebladerd kan worden, zodat het er uitziet als een tekenfilm.
Excursiemogelijkheden -
Bezoek een elektriciteitscentrale en bespreek hoe elektriciteit wordt opgewekt in uw omgeving. Als er geen elektriciteitscentrale in de buurt is, zoek dan een video waarop wordt uitgelegd hoe elektriciteit wordt opgewekt.
8
Notities:
9
