Fysikundervisning i 8. klasse: Elektriske fænomener

Undervisningstime i fysik i 8. klasse om emnet: «Elektriske fænomener»
Formål med timen:

1. At repetere og sammenfatte hovedpunkterne og lovene i emnet «Elektriske fænomener»

2. At fremme elevernes erkendelsesaktive virksomhed og interesse for fysik

3. At støtte søge- og samarbejdsånden og vise den praktiske betydning af viden inden for dette emne

4. At bidrage til at opdrage til gensidig hjælpsomhed i grupperne

5. At lære børnene selvstændigt og objektivt at vurdere deres eget arbejde

Forløb for timen:
1 Organisatorisk øjeblik
Kære elever! Ved alle tidligere lektioner har vi studeret temaet «Elektriske fænomener». I dag skal vi opsummere alt det, I har lært og fundet ud af. Hvad vi skal tale om i dag, ved I allerede. Derfor skal I ikke være bange, men blot koncentrere jer og indstille jer på, at I ved en masse — så klarer vi enhver opgave sammen.

1. station – Teoretisk
   Svar på spørgsmålene, og glem ikke at sætte markering i jeres notesbog, når I svarer rigtigt.

2. Hvad er elektrisk strøm?

3. Hvordan lyder Ohms lov?

4. Hvad er enheden for spænding?

5. Hvad er enheden for modstand?

6. Hvilke stoffer kaldes dielektrika?

7. Af hvilke partikler består atomkernen?

8. Hvad kaldes apparatet, der måler strømstyrke?

9. Hvad er enheden for strømstyrke?

10. Hvilket apparat bruges til måling af spænding?

11. station – Sammenlignende
    Nævn to typer af forbindelse mellem ledere. Giv en sammenlignende karakteristik af disse forbindelser.

3. station – Opgaveløsning
   Hver elev får en individuel opgave. Løser I den, skal I finde jeres svar i tabellen og give koden – et bogstav. Hvis I løser korrekt, vil der dannes et ordsprog.

Svar — bogstav‑kode:

0,22 → G
500 → R
220 → O
100 → Z
2000 → I
15 → N
11 → T
1 → K
30 → Щ
60 → A
800 → E
127 → U
44 → V

Det danner tomilske ordsprog: «I tordenvejr er paraply – ikke beskyttelse.»

4. station – Litterær
   Forklar betydningen af dette ordsprog: I tordenvejr er paraply – ikke beskyttelse.
   Svar på spørgsmål:
   ? Hvad er tordenvejr? (Et atmosfærisk fænomen, hvor der indeni skyerne eller mellem sky og jord opstår elektriske afladninger – lyn, ledsaget af torden. Ofte opstår torden ved kraftige cumulonimbus-skyer, og det ledsages af byger, hagl og kraftig vind.)
   ? Forklar betydningen af endnu et ordsprog, denne gang koreansk: For at undgå at blive ramt af lyn, sætter man ikke en spand på hovedet.
   ? Hvad er lyn? (En elektrisk afladning, som kan føre til dødsfald i levende organismer.)
   ? Hvilket apparat opfandt videnskabsmændene Lomonosov og Franklin for at aflede lyn fra deres bolig? (Lynleder eller afleder)
   ? Hvad er formålet med dem?

Om lynlederen
Lynlederen (i dagligt sprog også kaldet “tordenleder”) er et instrument, der installeres på bygninger og konstruktioner for at beskytte mod lynnedslag.
Man mener, at lynlederen blev opfundet af Benjamin Franklin i 1752, selvom der findes vidnesbyrd om lignende konstruktioner tidligere (f.eks. Nevyansk-tårnet, papirsdrager af Jacques de Romas).
Den består af tre sammenkoblede dele:

• lynmodtager – modtager lynafladningen og placeres i zone med mulig kontakt til lynkanalen; afhængig af det, der beskyttes, kan det være en metalstang, et net af ledende materiale eller en metalwire over objektet

• jordledende leder – leder der afleder ladningen fra lynmodtageren til jorden; normalt med ret stort tværsnit

• jordelektrode – ledere der er i kontakt med jorden, ofte en metalplade begravet i jord
  Elementerne forbindes og fastgøres på en bærende konstruktion. Da sandsynligheden for lynnedslag i en jordforankret genstand stiger med højden, placeres lynmodtageren så højt som muligt — enten direkte på objektet eller som en separat struktur nær objektet.
  Som man ser, truer reelt huset med fare, som lynlederen redder ved at lede afladningen ned i jorden.

Mellem os

L. N. Tolstoj: Sådan fortalte drengen om, hvordan han blev fanget af tordenvejr i skoven.
«Pludselig blev det mørkt, det begyndte at regne, og det buldrede. Jeg blev forskrækket og satte mig under en stor eg. Lynet blinkede så klart, at mine øjne begyndte at gøre ondt, og jeg knyttede dem. Over mit hoved knagede og buldrede noget; så ramte noget mig i hovedet. Jeg faldt og lå der, indtil regnen stoppede. Da jeg vågnede, dryppede det fra træerne i hele skoven, fuglene sang, og solen skinnede. Den store eg var knækket, og røg steg fra stubben. Der lå splinter omkring mig. Mit tøj var gennemblødt og klistrede til kroppen, på hovedet havde jeg en bule, og det gjorde lidt ondt.»
? Hvad vidste drengen ikke, der blev ramt af lyn?
? Hvad er reglerne for adfærd under tordenvejr?
Drengen vidste ikke, at lyn ofte slår ned i høje, ensomme objekter. For at undgå at blive ramt af lyn, skal man følge disse hovedregler:

• nærme sig ikke høje objekter (træer, lamper) eller lynledere, og slet ikke læne sig op ad dem;

• bliv ikke på forhøjede eller åbne steder;

• befinder dig ikke ved bredden af floder, vandløb eller andre vande; ikke opholde dig i dem.
  ? Hvad skal man gøre, hvis et menneske rammes af lyn?
  (Indtil læge når frem, gives kunstigt åndedræt.)

LYN
Lynets uforudsigelige adfærd kan være mærkelig og uforklarlig. Lyn kan slå et menneske ihjel uden at røre tøjet, kan afklæde et menneske uden skade, kun ødelægge tøjet. Nogle gange brænder lyn kun undertøjet, mens overtøjet forbliver intakt. Det er ikke så meget træets højde, men rodens struktur og jordens sammensætning, der er afgørende. Træer med udviklet, dybt rodsystem rammes hyppigere, fordi de repræsenterer relativt lav modstand. Derudover foretrækker lyn bedre ledere, dvs. træer med høj fugtighed.
Lyn bevæger sig gerne, hvor der er koncentration af ledende partikler. En gang slog lyn ned i et lavt rør nær et højere, fordi det lave rør røg — og røg er en god leder af elektricitet. Lyn kan ramme et fly, der udleder udstødningsgasser tæt på et tordensky. Lynnedslag i jordoverfladen afhænger af jordens ledningsevne, sammensætning og fugtighed. Fx rammer lyn oftere ler end sand, fordi ler har højere ledningsevne. Lyn rammer ofte kløfter og slugter, fordi vand samles i bunden, og nogle gange løber vandstrømme.

Opgave «Nævn efternavn».
Nævn videnskabsmandens efternavn, som består af fem bogstaver: det første er det første bogstav i navnet på en spændingskilde, der kræver opladning; det andet er det andet i navnet for modstand; det tredje er det tredje i navnet på instrumentet til at måle strøm; det fjerde er det fjerde i navnet på enheden for strøm; det femte (og sidste) er det sidste bogstav i navnet på spændingsmåleinstrumentet. Svaret: Ampér.

Vi forestiller os denne situation: Vi har modtaget en meddelelse: Opmærksomhed! Eftersøgning!
I den flerinstrumentale by skal I finde dem, der eftersøges:
På baggrund af karakteristika, find instrumentet og beskriv alt, I ved om det. Lyt nøje.
Undergrundsnavn – Galvanometer.
Det kan skifte udseende, være laboratorium, demonstrations- eller teknisk. Navnet stammer fra efternavnet på en fransk fysiker og matematiker. Det fungerer i seriel tilstand. På “brystet” har det først bogstav i det latinske alfabet.
Hvilket instrument er tale om? (Amperemeter)
I udseende minder det om sin partner. Skifter udseende, arbejder forsigtigt én til én. Dets stil er parallelt arbejdsforhold. På “brystet” har det bogstavet “V” (voltmeter).

Pause
Elever, engang spurgte man den store tænker Sokrates, hvad der ifølge ham er lettest i livet? Han svarede, at det letteste er at belære andre, og det sværeste er at kende sig selv.
I fysiktimer taler vi om at erkende naturen. Men i dag lad os kigge “ind i os selv”. Hvordan opfatter vi verden? Som kunstnere eller som tænkere?
Rejs jer, løft armene opad, stræk jer.
Flet fingrene. Hvilken finger — venstre eller højre — er øverst? Notér “V” eller “H”.
Krydshænder over brystet (»Napoleonspositur«). Hånden øverst?
Applaus. Hånden øverst?
Lad os opsummere.
Resultatet “VVV” svarer til den kunstneriske personlighedstype, mens “HHH” svarer til tænker-typen.
Hvilken tanketype dominerer i jeres klasse? Nogle “kunstnere”, nogle “tænkere”, men flertallet harmoniske personligheder, der besidder både logisk og billedligt tænkning. Nu kan vi gå over til at erkende den ydre verden.

«Menneskets sikkerhed».
Lærer: I livet beskæftiger vi os med mange elektriske apparater.
Enhver, der møder elektriske installationer, skal klart forstå faren ved elektrisk strøm, konsekvent følge sikkerhedsregler og kunne yde hjælp til en skadet.

• Hvilken strømstyrke betragtes som sikker for et menneske? (ca. 1 mA)

• Hvilken strømstyrke forårsager alvorlig skade? (10 mA)

• Hvilken strømstyrke er farlig for et menneske? (over 100 mA)

• Høj spænding er farlig for livet.

• Hvilken spænding anses for sikker i fugtige omgivelser? (op til 12 V)

• Og hvilken spænding anses for sikker i tørre omgivelser? (op til 36 V)

4. Konkurrence «Find fejlen!»

Men før vi begynder, skal vi erindre sikkerhedsreglerne (TB).
Ved samling skal man vide tydeligt reglerne for teknik … (sikkerhed)
Glem ikke, at vi ved samling derfor forbinder amperemeteret … (i serie)
Og voltmeteret med to ledninger separat tilsluttes elementerne i kredsen … (parallelt)

1. På bordet: spændingskilde, voltmeter, pære, reostat, forbindelsesledninger, afbryder. Saml kredsen efter skema, og se hvordan voltmeterets aflæsninger og pærens glød ændres ved flytning af reostatens skyder. (1 elev)

2. På bordet: spændingskilde, voltmeter, amperemeter, reostat, modstand, kontakt, forbindelsesledninger. Sæt kreds op efter skema, mål strøm og spænding over modstanden ved forskellige positioner (1,2,3,4) af reostatens skyder. Præsenter måleresultater i tabel. Tegn graf ud fra resultaterne. Drag konklusion. (1 elev)

Afslutning af timen
Ifølge den russiske digter fra det 19. århundrede, Jakob Petrovitj Polonskij:
«Videnskabens rige kender ingen grænser –
Overalt ses hendes evige sejre,
Fornuftens ord og arbejde,
Kraft og lys.»
Disse ord kan med rette tilskrives den vidunderlige videnskab fysik, som har givet os så mange opdagelser og oplyst vores liv i bogstavelig og overført betydning. Og hvor meget der stadig er uudforsket omkring os! Hvilket felt for nysgerrige sind, dygtige hænder og den undersøgelseslystne natur! Så sæt jeres “evige tænker” i gang, og fremad!

«Fysisk stafette» (forbind med pile).

Livshistorie
Den fremragende tyske fysiker Georg Simon Ohm (1787–1854), hvis navn bærer den berømte lov i elektroteknik og enheden for elektrisk modstand, blev født den 16. marts 1789 i Erlangen (Bayern). Hans far var en kendt mekaniker i byen. Drengen Ohm hjalp sin far i værkstedet og lærte meget af ham. Han kunne være blevet mekaniker og fortsætte farens arbejde, men Ohm var ambitiøs og ønskede at blive videnskabsmand og arbejde ved de bedste tyske universiteter. Han begyndte at studere ved universitetet i Erlangen og blev færdig i 1813. Hans første job var som lærer i fysik og matematik på en real skole i Bamberg.
Efter nogle år i skole lykkedes Ohms drøm. I 1817 blev han professor i matematik ved Jesuittkollegiet i Köln. Her begyndte Ohm at forske i elektricitet ved brug af Volt’s batteri. Ohm byggede kredsløb af ledere med forskellig tykkelse, materiale og længde (han trak selv ledningen, ved brug af egen teknik) for at forstå kredsløbs love. Hans arbejde var kompliceret, for dengang fandtes ingen instrumenter til måling af strømstyrke — man måtte aflæse strømmen indirekte. Frem for alt hjalp hans færdigheder fra værkstedet hos sin far ham meget. Og hans udholdenhed var uvurderlig, for eksperimenterne varede i 9 år.

Meddelelse “Væsentlige årsager til elektrisk stød”
Ved arbejde med elektriske apparater er det nødvendigt at overholde forholdsregler nøje og konsekvent. Undlades det, udsættes livet for fare. Først og fremmest skal man kende elektriske farekilder. Menneskekroppen er en leder. Hvis en person ved et uheld bringer sin krop i forbindelse med kredsløbet, kan man ikke undgå alvorlige skader eller død. Hvordan kan man “tilslutte” sig selv til kredsløbet? Se på nogle eksempler.

Eksempel 2. En person, stående på et isolerende gulv, rører samtidigt en blotlagt leder og en jordforbundet metalgenstand, fx en radiator eller vandhane. Strømmen passerer gennem kroppen fra hånden gennem hjerte og lunger til den anden kontakt. Resultatet svarer til det første tilfælde: ved spænding over 36 V kan der opstå dødelig skade uden hurtig frakobling.

Eksempel 3. En person, stående på ledende underlag, fx våd jord eller beton, rører en blotlagt leder under spænding. Strømmen går gennem kroppen til fødderne. Konsekvenserne ligner de foregående eksempler. Derfor må man aldrig nærme sig sprængte ledninger på jorden.

Eksempel 4. En person holder et elektrisk apparat, hvis interne ledning eller vikling berører kabinettet, og samtidig rører ved en jordforbundet genstand. Strømmen går gennem kroppen til jorden.

Konklusion:
Det er farligt at røre to blotlagte ledere samtidigt.
Det er farligt at røre én leder og ét jordforbundet objekt samtidigt.
Det er farligt at anvende defekte elektriske apparater.
Det er farligt at føre sig selv på ledende underlag og røre blotlagte ledere.

Meddelelse fra elev: “Sikkerhedsforanstaltninger ved elektrisk strøm”.

“Virksomhed af elektrisk strøm på den menneskelige organisme”.
Gentagelse: menneskekroppen er en leder. Elektrisk strøm, som passerer gennem kroppen, irriterer og stimulerer levende væv. Strømmens virkning er kompleks: den virker termisk, elektrolytisk, mekanisk, biologisk og lysmæssigt.
Ved termisk virkning opstår overophedning og organfunktion forstyrres langs strømvejen. Den elektrolytiske virkning udgøres af elektolyse i vævsvæske, herunder blod, med ændring af dets fysikokemiske sammensætning. Den mekaniske virkning kan rive væv, lagdele, skabe stødvirkning pga.