Ugens Lyse Idé

Her vil du hver uge finde en ny, spændende idé, du kan bruge i undervisningen eller lege med hjemme.

bullet

Hvis din skole har licens til Ahorn Science Univers, kan du se og downloade de 152 tidligere udgivne tips.

Uge 44, 2001

Energiske overvejelser

Energi er et noget abstrakt begreb, og det bliver bestemt ikke nemmere, når vi skal forklare, hvordan den overføres -  elektrisk energioverførsel volder da især hovedbrud. Men vi gør et forsøg.

Selv en hærdet fysiklærer må af og til slå knuder på sig selv for at besvare elevernes enkle spørgsmål: Hvor lang tid går der fra man trykker på lyskontakten, til lampen lyser? Hvor hurtigt bevæger elektronerne sig i en ledning? Hvordan kan man transportere el-energi i ledninger med vekselstrøm - elektronerne bevæger sig jo bare frem og tilbage?

Det er vigtigt at få begreberne gjort helt klare og få dem skilt fra hinanden og ikke bruge enhedernes navne i stedet for begrebernes - fx at sige amperene i stedet for strømmen. Begrebsforvirring forenkler just ikke forklaringerne!
Samtidig er man nødt til at forenkle tingene, så de er afpasset til modtagerne.

Skal jeg forklare om elektrisk energitransport, vil jeg i begyndelsen undgå at blande snak om elektroner og strøm ind i det - jeg vil nøjes med nettoprocessen:
Jeg flytter energi fra batteriet til lampen. Dette energi-flow går kun én vej: Fra batteri til lampe. Og dets hastighed er lysets. Det går ad begge ledninger og er uafhængigt af strømretning.

Jeg kan forbistret let vikle mig ind i forklaringer om elektroner, der fiser rundt i et lukket kredsløb og afsætter energi i glødetråden - men det er jo bare ikke det, der sker. Elektronerne bevæger sig i slowmotion (nogle cm pr. minut) rundt i ledningen, og de bevæger sig lige hurtigt før og efter glødetråden og har altså ikke mistet energi dér.
Jeg vil sammenligne med et cykelhjul: 

Jeg sætter det i gang med hånden og bremser det et andet sted med en pind.
Min hånd svarer til batteriet og pinden til lampen. Fra hånden overføres energi til pinden.
Hjulet kører ikke vældig hurtigt, men den mekaniske energi forplanter sig næsten øjeblikkeligt til pinden - ligesom el-energien til lampen trods de sløve elektroner. 
Men hjulet er ikke ligegyldigt: det hurtige hjul kan overføre mere energi pr. sekund end det langsomme. 
Bevæger jeg hjulet frem og tilbage, kan jeg lige så vel overføre energi - vi har vekselspænding.

Eller jeg vil illustrere det med et vandfyldt rør med en gummihinde på hver ende: Et tryk på venstre hinde forplanter sig lynhurtigt til højre hinde, uden at der har været en strøm - energien kan godt forplante sig selv om vandet ikke vandrer. 
Hvis el-energiens forplantning i en ledning var afhængig af elektronstrømmen rundt i ledningen, fik vi problemer med at forklare energiforplantningen i forbindelse med vekselstrøm.
Jeg synes, at disse definitioner og forklaringer er mest frugtbare, når vi snakker el:

En elektrisk leder er et stof/materiale, der indeholder "fritgående" elektriske ladninger (almindeligvis elektroner eller ioner).

Elektrisk strøm er flytning af elektriske ladninger.

Strømretningen er den en positiv partikel bevæger sig i et elektrisk felt (så er det unødvendigt at undskylde, at "elektronerne løber den forkerte vej")

Spændingskilder er apparater/maskiner, der kan adskille positive og negative ladninger. Den definition betyder, at vi må undgå at bruge billedet med at "fylde noget op", når et batteri eller en kondensater "oplades". 
Det kræver arbejde (mekanisk-, kemisk-, lys-, varme-energi) at tvinge positive og negative ladninger fra hinanden, men lykkes det, kan vi få energien igen i form af el-energi.

Her kan du studere Bill Beatys "MISCONCEPTIONS PAGE", hvis du føler, du trænger til at få strammet begreberne op.

Besøg Ahorn Undervisning!

Har du kommentarer - eller andre lyse ideer - så send os en e-mail:
ahorn@ahorn.dk