Elektrisitetslære og elektronikk Vitensenteret, Trondheim 03.11.11 Av Nils Kr. Rossing og Martin Kulhawczuk Dette foredraget vil gi tips til hvordan undervisningen kan gjøres mer spennende. Det vil bli lagt større vekt på den pedagogiske vinklingen for om mulig å gi en kvalitativ forståelse av et fenomen, enn hvordan vi kan behandle et fenomen matematisk. Min erfaring er at mang en god formidling mislykkes fordi en ikke klarer å gjøre problemstillingen til mottakerens egen, før en forsøker å formidle svaret. Det å gi mottakeren et eierforhold til en problemstilling, kalles å skape nysgjerrighet. La oss derfor gå inn i problemstillingene med et åpent sinn.

Hva er elektrisk strøm og spenning? Hva er det med strøm og spenning som gjør at vi kan overføre energi? Nils Kr. Rossing 03.11.11

Elektrisk leder og isolator Nils Kr. Rossing 03.11.11

Hvor kommer energien fra som stråler ut av lyspæra? Antall ladning pr. sek = I Ladningenes midlere fart Varme Strømretning Lys Ladningenes midlere fart Antall ladning pr. sek = I Nils Kr. Rossing 03.11.11

Hva skjer når ladningene beveger seg? Strøm av negative ladninger + – Strøm av positiv ladning + + + + + Strømretningen Nils Kr. Rossing 03.11.11

Newtonrommet Kulerullebane (stillingsenergi – bevegelsesenergi – energioverføring) Nils Kr. Rossing 03.11.11

Nils Kr. Rossing 03.11.11

Nils Kr. Rossing 03.11.11

Nils Kr. Rossing 03.11.11

Tyngdefelt – Elektrisk felt Masse Masse Uten elektrisk felt (uten spenning) Med elektrisk felt (med spenning)

Grubletegninger http://www. naturfag. no/artikkel/vis. html Nils Kr. Rossing 03.11.11

Grubletegninger Nils Kr. Rossing 03.11.11

Kofferten Nils Kr. Rossing 03.11.11

Komponentoversikt

Komponentbeskrivelse

Motstander Bruk av multimeter, måling av strøm, spenning og resistans Nils Kr. Rossing 03.11.11

Multimeteret måling av strøm, spenning og motstand Vekselspenning Likespenning Velger Likestrøm Motstandsverdi Nils Kr. Rossing 03.11.11

Motstand (resistor) Nils Kr. Rossing 03.11.11

Hva er en motstand? Mange frie ladningsbærere God leder Få frie ladningsbærere Dårlig leder Leder (metall) Motstand Vannstrøm Vannstrøm m/innsnevring Nils Kr. Rossing 03.11.11

Ohms lov I A I R V 1 Ohm ─ + R U 1 1 U U / I = R I = U / R U = R · I Nils Kr. Rossing 03.11.11

Lese verdien til en motstand Martin Kulhawcuzk 03.11.11

Motstandshjul Martin Kulhawcuzk 03.11.11

Bruk av verktøy Avisolering av ledning

Hvordan fungerer koblingsbrettet?

Koblingsbrettet Nils Kr. Rossing 03.11.11

Bygg krets med lysdiode Elektronikk Bygg krets med lysdiode

Lysdioden - Vis fram lysdioder + www.skolelab.ntnu.no/

Hva skjer når ladningene beveger seg i en lysdiode? + – R LYSDIODE Nils Kr. Rossing 03.11.11

Oppkobling av lysdiode Symboler Kort bein Langt bein 9 V Bilder + - 9 V R Nils Kr. Rossing 03.11.11

Bruk av lysdioder (LED) 12 mA Hvor stor motstand? Dioden tåler: - maks. 30 mA, 2,4 V - velger 12 mA antar 2,0 V Beregner motstanden, R R = U/I R = ? Ω Velg passende verdi 2 V + - 9 V 7 V R Strøm 12 mA Nils Kr. Rossing 03.11.11 2 V Spenning

Oppkobling på koblingsbrettet Kort bein Langt bein 9 V Bilder Nils Kr. Rossing 03.11.11

Bygg en krets med transistor Nils Kr. Rossing 03.11.11

Enkel fuktdetektor e c b + - c e b R Nils Kr. Rossing 03.11.11

Martin Kulhawcuzk 03.11.11

Enkel fuktdetektor med buzzer + - R Nils Kr. Rossing 03.11.11

Piezo-elektrisk summer Inneholder en oscillator 1,5 V – 24 V 3,8 mA Den Piezo-elektriske effekt: Når et piezo-elektrisk krystall utsettes for en mekanisk deformering, oppstår en forflytning av ladnings slik at det skapes en elektrisk spenning over krystallen. + 2kN 12,5kV 1cm3 - Anvendelser: Mikrofoner Øretelefoner Buzzere Gasstennere Transdusere, Sonar + Når et piezo-elektrisk krystall utsettes for en varierende elektrisk spenning, oppstår en mekanisk endring i krystallet. Er denne endringen rask nok og kraftig nok, høres den som en lyd. Vise fram: Tenner (filmbokskanon) Flaggermusdetektor - Nils Kr. Rossing 03.11.11

Høyttaler Elektrisk lydsignal Nils Kr. Rossing 03.11.11

Fuktighetsdetektor med stor følsomhet Mange mulige kretser Fuktighetsdetektor med stor følsomhet Tørkedetektor Lysdetektor Mørkedetektor Løgndetektor Nils Kr. Rossing 03.11.11

Martin Kulhawczuk 03.11.11

Løgndetektor Martin Kulhawczuk 03.11.11

Hjemmesiden http://vitensenteret.com/breddegave

Intelligente hus Persienner Vindmåler Røykvarsler Solceller Ventilasjon Bevegelses- sensor TV Belysning Telefon Småelektronikk Vinduskontroll Innbruddsalarm Klesvask Kontrollsentral Oppvarming Nils Kr. Rossing 03.11.11

Komfyrvakt Nattlys Medisindispenser Bevegelsessensor Kjøleskapsvakt Memoplanner Kroppssensor GPS Dørtaler Porttelefon Fallsensor Nils Kr. Rossing 03.11.11

Hva bør et videregående kurs inneholde? … Nils Kr. Rossing 15.09.11