Ηλεκτρικά Κυκλώματα (Μ.Χ. ΠΑΠΑΧΡΙΣΤΟΦΟΡΟΥ) Η προσθήκη λαμπτήρων επηρεάζει την ένταση του ρεύματος σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα;

Transcript

1 Ηλεκτρικά Κυκλώματα (Μ.Χ. ΠΑΠΑΧΡΙΣΤΟΦΟΡΟΥ) Η προσθήκη λαμπτήρων επηρεάζει την ένταση του ρεύματος σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα; Στη διερεύνηση που κάναμε με τα παιδιά, όπως φαίνεται και από τον τίτλο ασχοληθήκαμε με το κατά πόσο η προσθήκη λαμπτήρων επηρεάζει την ένταση του ρεύματος σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα. Χωρίσαμε τη διερεύνησή μας σε δύο μέρη. Διερευνήσαμε για την προσθήκη λαμπτήρων σε σειρά και για την προσθήκη λαμπτήρων παράλληλα. Α Διερευνήσιμο Ερώτημα: Η προσθήκη λαμπτήρων σε σειρά επηρεάζει την ένταση του ρεύματος σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα; Για το ερώτημα αυτό, κατά τη διάρκειά του πειράματος κρατήσαμε σταθερούς τους εξής παράγοντες: μπαταρία, καλώδια, λαμπτήρες. Μεταβλητός παράγοντας ήταν ο αριθμός των λαμπτήρων που προσθέταμε σε σειρά. Ο παράγοντας που μετρούσαμε, κάθε φορά που προσθέταμε ένα λαμπτήρα, ήταν η ένταση του ρεύματος του ηλεκτρικού κυκλώματος. Για τη διεξαγωγή του πειράματος ενώσαμε με καλώδια μια μπαταρία, ένα λαμπτήρα και το αμπερόμετρο (θετικό πόλο μπαταρίας με το θετικό ακροδέκτη του αμπερόμετρου) και κάναμε την πρώτη μας μέτρηση. Για ένα λαμπτήρα το αμπερόμετρο έδειχνε 0.3Α. Στη συνέχεια προσθέσαμε ακόμα ένα λαμπτήρα σε σειρά και το αμπερόμετρο έδειχνε 0.21Α. Έπειτα προσθέσαμε και τρίτο λαμπτήρα σε σειρά και πήραμε ένδειξη στο αμπερόμετρο 0.2Α. Καταγράφαμε κάθε φορά τις μετρήσεις μας. Β Διερευνήσιμο Ερώτημα: Η προσθήκη λαμπτήρων παράλληλα επηρεάζει την ένταση του ρεύματος σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα; Οι σταθεροί παράγοντες ήταν: μπαταρία, καλώδια, λαμπτήρες. Ο μεταβλητός παράγοντας ήταν ο αριθμός των λαμπτήρων που προσθέταμε παράλληλα. Ο παράγοντας που μετρούσαμε κάθε φορά που προσθέταμε ένα λαμπτήρα ήταν η ένταση του ρεύματος ολόκληρου του κυκλώματος. Για τη διεξαγωγή του πειράματος ενώσαμε με καλώδια μια μπαταρία, ένα αμπερόμετρο και δύο λαμπτήρες παράλληλα συνδεδεμένους. Το αμπερόμετρο έδειχνε 0.57Α. Με τρεις λαμπτήρες παράλληλα πήραμε ένδειξη 0.78Α και με τέσσερις λαμπτήρες παράλληλα πήραμε ένδειξη 0.98 Α. (Σημ: το αμπερόμετρο το είχαμε συνδεδεμένο αμέσως μετά την μπαταρία και ποτέ δεν ήταν συνδεδεμένο σε καμιά από τις διακλαδώσεις που είχαν δημιουργηθεί, διότι σκοπός μας ήταν να μετρήσουμε την ένταση του ρεύματος ολόκληρου του κυκλώματος και όχι καθεμιάς από τις παράλληλες διακλαδώσεις). Περιγραφή Δραστηριότητας Πανηγυριού: Η δραστηριότητα ήταν το παιχνίδι του Κώδικα Μορς. Ετοιμάσαμε ένα ηλ. κύκλωμα με μπαταρία, καλώδια, βομβητή και διακόπτη (ειδικής μορφής διακόπτη για την περίπτωση που το θέλαμε). Τα κολλήσαμε

2 σε κομμάτι διαφανούς ακρυλικού. Τα σήματα Μορς αποτελούνται από τελείες και παύλες. Για να στείλεις τελεία, κλείνεις το διακόπτη και τον αφήνεις απότομα. Για να στείλεις παύλα, κλείνεις το διακόπτη και τον αφήνεις κλειστό για ένα μικρό χρονικό διάστημα. Το παιχνίδι παιζόταν με δύο παίκτες. Ο ένας έπαιρνε ένα μήνυμα, που είχαμε έτοιμο γραμμένο, χωρίς να το δει ο συμπαίκτης του και το έστελνε με σήματα Μορς. Ο άλλος παίκτης το αποκωδικοποιούσε. Είχανε και οι δύο καρτέλες με τα σήματα Μορς. Δώρο δίναμε και στους δύο παίκτες για την προσπάθειά τους. Το δώρο ήταν εξαρτήματα για να συναρμολογήσουν ένα δικό τους απλό κύκλωμα με μπαταρία και λαμπτήρα. Τους δίναμε και ένα φυλλάδιο με οδηγίες για το πως να φτιάξουν με απλά υλικά ένα δικό τους κύκλωμα για το παιχνίδι του Κώδικα Μορς, μαζί με τα σήματα Μορς. Α Συνάντηση: Στην πρώτη μας συνάντηση ξεκινήσαμε με γνωριμία. Ήταν 3 κορίτσια, Κυβέλη (Ε ), Σεμέλη και Ειρήνη (Στ ). Τους είπα πως θα πρέπει να κάνουμε κάποιες συναντήσεις και μεταξύ άλλων θα κάνουμε κάποια πειράματα, των οποίων τα αποτελέσματα μαζί με την πορεία που ακολουθήσαμε, θα παρουσιάσουμε στο σχολείο τους στις 8 Δεκεμβρίου. Ξεκίνησα τη συζήτηση ρωτώντας τις κατά πόσο είχαν πιει γάλα το πρωί. Απάντησαν πως ήπιαν και το πρωί και το απόγευμα. Ερ.: Γιατί νομίζετε ότι χρειάζεται να πίνουμε γάλα; Απ.: Το γάλα κάνει καλό στα κόκαλα και στα δόντια. Ερ.: Από πού το ξέρετε αυτό; Απ.: Μας το είπε η μαμά μας. Ερ.: Και η μαμά από πού το ξέρει; Απ.: Της το είπε ο γιατρός. Ερ.: Και ο γιατρός από πού το ξέρει; Απ.: Δεν ξέρω, ίσως να του το είπαν άλλοι γιατροί, ίσως να έκανε κάποιες έρευνες και να βρήκε ότι το γάλα βοηθά στα δόντια και στα κόκαλα. Έκανα τότε μια ανακεφαλαίωση και κατέληξα πως πίνουμε γάλα διότι το γάλα επηρεάζει θετικά την υγεία μας. Έπειτα τους ρώτησα αν είχαν φάει σοκολάτες ή άλλα γλυκά εκείνη την ημέρα. Με τον ίδιο τρόπο όπως και προηγουμένως, με ερωταπαντήσεις καταλήξαμε στο γενικό συμπέρασμα πως ο γιατρός λέει πως το γάλα επηρεάζει θετικά την υγεία του ανθρώπου και πως τα γλυκά επηρεάζουν αρνητικά την υγεία του ανθρώπου. Τους είπα πως οι γιατροί φτάνουν σε αυτά τα συμπεράσματα μέσα από κάποιες συστηματικές έρευνες που κάνουν και μέσα από κάποια πειράματα. Για να βρουν κατά πόσο ένας παράγοντας π.χ. το γάλα, επηρεάζει ένα άλλο παράγοντα π.χ. τα δόντια, ακολουθούν μια πορεία μια επιστημονική μέθοδο που ονομάζεται διερεύνηση. Τα πειράματα που θα κάνουν είναι μέρος της διερεύνησης. Η γενική μορφή που έχουν τα ερωτήματα σε μια διερεύνηση είναι: «Ο παράγοντας Α(γάλα) επηρεάζει τον παράγοντα Β (δόντια);». Τους είπα πως με κάτι παρόμοιο θα ασχοληθούμε κι εμείς στις συναντήσεις μας. Δεν είμαστε γιατροί, ούτε επιστήμονες για να ασχοληθούμε και να διερευνήσουμε με λεπτομέρεια κάποιο θέμα πρόβλημα, απλά θα δανειστούμε τη μέθοδο της διερεύνησης για να εξετάσουμε ένα απλό θέμα. Θα κάνουμε μια απλή διερεύνηση, για να καταλάβουμε τι είναι και ποια βήματα ακολουθεί. Τους είπα ότι αποτελείται από πέντε στάδια: Α Θα θέσουμε ένα διερευνήσιμο ερώτημα. Ένα ερώτημα που να αφορά το πρόβλημα που θέλουμε να λύσουμε το θέμα που θέλουμε να διερευνήσουμε. Β Θα κάνουμε μια υπόθεση για αυτό που διερευνούμε. Υπόθεση είναι αυτό που νομίζουμε ότι θα είναι η απάντηση στο ερώτημα που θέσαμε, με βάση τις γνώσεις μας,

3 τις εμπειρίες μας. Τους τόνισα πως δεν έχει σημασία αν η υπόθεση μας έρθει σε αντίθεση με το τελικό συμπέρασμα που θα βγάλουμε, μετά τη διεξαγωγή των πειραμάτων. Γ Θα κάνουμε κάποια πειράματα. Μετά τις υποθέσεις κάνουμε πειράματα για να βγάλουμε τα συμπεράσματά μας. Για τα πειράματα που κάνουμε, για να είναι σωστά και δίκαια, πρέπει πάντα να κρατάμε κάποιους παράγοντες σταθερούς και κάθε φορά να μεταβάλλουμε τους παράγοντες που θέλουμε να διερευνήσουμε κατά πόσο επηρεάζουν ή όχι. Έχουμε επίσης και τους παράγοντες που μετρούμε, που είναι οι παράγοντες που πιστεύουμε ότι επηρεάζονται από τους μεταβλητούς παράγοντες. Δηλ. κάθε φορά που μεταβάλλω έναν παράγοντα, μετρώ ταυτόχρονα τον παράγοντα που πιστεύω ότι θα επηρεάσει αυτή η μεταβολή αλλαγή. Τους είπα πως αυτά πρέπει να τα ξέρουν ως ένα γενικό κανόνα για τα πειράματα γενικά, αλλά και για το δικό μας πείραμα. Δ Θα πάρουμε κάποια αποτελέσματα. Μετά τη διεξαγωγή των πειραμάτων θα πάρουμε, όπως αναμένεται, κάποια αποτελέσματα. Ε Θα βγάλουμε κάποια συμπεράσματα. Από τα αποτελέσματα που θα πάρουμε θα βγάλουμε κάποια συμπεράσματα κάποιες τελικές απαντήσεις. Για το καθένα από τα στάδια κάναμε αναφορά στο παράδειγμα με το γάλα και τα δόντια. Τους είπα πως μια τέτοια πορεία θα ακολουθήσουμε κι εμείς για τη δική μας διερεύνηση. Για να τις βοηθήσω να καταλάβουν και να εμπεδώσουν την πορεία αυτή, θεώρησα καλό να κάνουμε κάποια παραδείγματα. Χρησιμοποίησα παραδείγματα με τα φυτά και κατά πόσο το φως και στη συνέχεια το νερό επηρεάζει την ανάπτυξη των φυτών. Μετά από αυτά τους είπα πως τώρα θα ασχοληθούμε με το δικό μας θέμα διερεύνησης. Εμείς θα διερευνήσουμε, τους είπα, το κατά πόσο η προσθήκη λαμπτήρων επηρεάζει την ένταση του ρεύματος σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα. Τους ρώτησα αν είχαν ασχοληθεί με ηλ. κυκλώματα στο σχολείο. Οι δύο της Στ είχαν κάνει, το κορίτσι της Ε δεν είχε ασχοληθεί ακόμα. Πριν να προχωρήσουμε κάναμε μια συζήτηση για τα ηλ. κυκλώματα. Σε ερώτησή μου, τι είναι ένα ηλ. κύκλωμα οι δύο της Στ απάντησαν πως έχουμε ηλ. κύκλωμα όταν ενώσουμε μία μπαταρία με ένα λαμπάκι και το λαμπάκι ανάβει. Πρόσθεσαν πως είναι ενωμένα με καλώδια. Πήρα μαζί μου απλά εξαρτήματα (μπαταρία, καλώδια, λαμπάκι) και τα ένωσα και τους έδειξα πως φτιάχνουμε ένα απλό ηλ. κύκλωμα. Τους εξηγούσα από τι αποτελείται καθώς το έφτιαχνα. Τους εξήγησα πότε έχουμε ανοικτό και πότε κλειστό κύκλωμα και το είδαμε μαζί, με το κύκλωμα που είχαμε μπροστά μας. Έδωσα και στις τρεις εξαρτήματα για να φτιάξουν το δικό τους απλό ηλ. κύκλωμα. Όταν το έφτιαξαν, πειραματιστήκαμε μαζί με το ανοικτό- κλειστό κύκλωμα, με το πως πρέπει να ενώνονται τα καλώδια με τη μπαταρία και το λαμπάκι, πότε ανάβει και πότε όχι το λαμπάκι. Μετά τις ρώτησα όταν το κύκλωμα είναι κλειστό, και είχαμε και οι τέσσερις το κύκλωμα κλειστό, τι παρατηρούμε στο λαμπάκι. Μου απάντησαν πολύ σωστά πως το λαμπάκι ανάβει. Τις ρώτησα τότε γιατί ανάβει. Οι δύο πιο μεγάλες απάντησαν πως ανάβει διότι περνά ρεύμα. Το άλλο κοριτσάκι δεν ήξερε. Συμφώνησα με τις δύο που είπαν ότι περνά ρεύμα. Σε ερώτησή μου τι ονομάζουμε ρεύμα, δεν ήξεραν τι να απαντήσουν. Τους είπα τότε πως το ρεύμα μπορούμε να το αντιληφθούμε από τα αποτελέσματα του. Δηλ. εδώ στο κύκλωμά μας καταλαβαίνουμε πως κάτι κινείται μέσα στα καλώδια, στη μπαταρία, στο λαμπάκι, το οποίο κάνει το λαμπάκι να ανάβει. Τους

4 είπα κάποια παραδείγματα ηλ. συσκευών στο σπίτι που λέμε ότι λειτουργούν με ηλ. ρεύμα. Στο κλειστό κύκλωμά μας, μπορούμε να φανταστούμε μια κυκλική συνεχόμενη ροή η οποία κάνει το λαμπάκι να ανάβει. Μπορούμε λοιπόν, απλά να έχουμε ως δεδομένο πως υπάρχει μια ροή διαμέσου ενός κλειστού ηλ. κυκλώματος η οποία ροή ονομάζεται ηλεκτρικό ρεύμα. Ένα κορίτσι τότε είπε πως μπορούμε να παραλληλίσουμε το ρεύμα με το αίμα στον οργανισμό μας. Αυτό με έβαλε σε σκέψεις. Δεν ήξερα αν ένας τέτοιος παραλληλισμός θα τις βοηθούσε ή θα τις σύγχυζε. Το αίμα περνά από την καρδία, μέσω των αρτηριών, στα διάφορα μέρη του σώματος και επιστρέφει πίσω στην καρδία από τις φλέβες. Επίσης οι φλέβες και οι αρτηρίες διακλαδίζονται στα διάφορα μέρη του σώματος κλπ. Δεν ήθελα να μπουν σε περισσότερη σκέψη ή να συγχυστούν, αλλά αφού το ανέφεραν τους είπα πως μπορούμε απλά να θεωρήσουμε την καρδία ως μια μπαταρία, τις αρτηρίες και τις φλέβες ως τα καλώδια και τις κινήσεις που κάνουν τα χέρια, τα πόδια, και το κεφάλι ως το λαμπάκι που ανάβει. Για να κάνει τις κινήσεις που κάνει ο άνθρωπος χρειάζεται να υπάρχει ροή αίματος στον οργανισμό του. Στο κύκλωμα λοιπόν, για να ανάψει το λαμπάκι χρειάζεται να διαρρέεται από ρεύμα το όλο κύκλωμα. Έπειτα τους ανέφερα για την ένταση του ρεύματος, πως είναι το πόσο ρεύμα περνά από το κύκλωμα ανά δευτερόλεπτο. Η ένταση του ρεύματος μπορεί να αυξάνεται ή να μειώνεται ανάλογα με το πόσο μεγάλη είναι ή μπαταρία που έχω ή το πόσα λαμπάκια έχω συνδεδεμένα και πώς. Τους είπα πως υπάρχει τρόπος να μετρήσουμε την ένταση και αυτό γίνεται μέσω του αμπερόμετρου. Έπειτα ρώτησα ποιους τρόπους σύνδεσης λαμπτήρων ξέρουν και μου απάντησαν σε σειρά και παράλληλα. Έδειξα τότε μια εικόνα που είχε τη σύνδεση σε σειρά και μια άλλη που είχε τη σύνδεση παράλληλα και τους εξήγησα πως γίνεται. Μετά από αυτά, επανήλθα πίσω στο διερευνήσιμο ερώτημα και μέσα από συζήτηση καταλήξαμε πως πρέπει να το χωρίσουμε σε δύο από τα ερωτήματα τα οποία φαίνονται στο πρώτο μέρος της εργασίας αυτής. Μέσα από συζήτηση και πάλι έκαναν κάποιες υποθέσεις και καταλήξαμε για τους σταθερούς, τους μεταβλητούς και τους παράγοντες που μετρούμε. Β Συνάντηση: Αφού κάναμε μια μικρή ανακεφαλαίωση ξαναείπαμε τα ερωτήματα που διερευνούμε, τις υποθέσεις και τους διάφορους παράγοντες. Κάναμε τα πειράματα μας πρώτα σε σειρά και μετά παράλληλα. Τους εξηγούσα κάθε φορά για τις συνδέσεις που κάναμε και τους ανέφερα και κάποια βασικά σημεία για το αμπερόμετρο. Τους έδινα και διάφορες άλλες λεπτομέρειες κατά τη διάρκεια των πειραμάτων. Τους τόνισα όταν κάναμε την παράλληλη σύνδεση πως το αμπερόμετρο θα το έχουμε σε όλες τις μετρήσεις σε σημείο, πριν να ξεκινούν οι παράλληλες συνδέσεις, διότι μας ενδιαφέρει να μετρήσουμε την ένταση όλου του κυκλώματος και όχι των παράλληλων συνδέσεων. Μετά που κάναμε όλες μας τις μετρήσεις τους είπα απλά για γενική ενημέρωση, πως η ένταση του ρεύματος κάθε παράλληλης σύνδεσης παραμένει σταθερή καθώς προσθέτουμε λαμπτήρες παράλληλα και το δοκιμάσαμε. Επίσης δοκιμάσαμε όταν αφαιρούσαμε ένα λαμπτήρα, τι γινόταν με τους υπόλοιπους και στους δύο τρόπους σύνδεσης. Σχολιάσαμε λίγο και τη φωτεινότητα των λαμπτήρων. Μετά από τις μετρήσεις και τα αποτελέσματα ( τα αποτελέσματα φαίνονται στο πρώτο μέρος της εργασίας αυτής) που πήραμε, συζητήσαμε και βγάλαμε τα εξής συμπεράσματα: Για Α διερ. ερ.: «Η προσθήκη λαμπτήρων σε σειρά μειώνει την ένταση του ρεύματος σε ένα ηλ. κύκλωμα» Για Β διερ. ερ.: «Η προσθήκη λαμπτήρων παράλληλα αυξάνει την ένταση του ρεύματος σε ένα ηλ. κύκλωμα.» Τα συμπεράσματά μας συμφωνούσαν με τις υποθέσεις που έκαναν

5 τα κορίτσια. Κάναμε μια ανακεφαλαίωση του τι κάναμε και αρχίσαμε να συζητούμε για το πόστερ και τη δραστηριότητα του κοινού. Μέσα από τη συζήτηση καταλήξαμε στη μορφή του πόστερ και συμφώνησαν όλες με την ιδέα μου για τη δραστηριότητα, εκτός αν σκεφτόμασταν κάτι άλλο. Ξεκινήσαμε δουλειά στο πόστερ. Γ Συνάντηση: Ζήτησα να μου πουν τι είχαμε κάνει στην προηγούμενη συνάντηση. Καθώς μου έλεγαν ασχολούμασταν παράλληλα και με το πόστερ. Τελειώσαμε το πόστερ, παίξαμε το παιχνίδι που θα είχαμε για το κοινό και κάναμε πρόβα για το τι θα έλεγαν στην παρουσίαση της διερεύνησής μας, το Σάββατο. Έλυσα κάποιες γενικές απορίες που είχαν και συζητήσαμε λίγο για άλλα,άσχετα με τη διερεύνηση, θέματα. Σχόλια για το πανηγύρι ως μέσο καλλιέργειας Δεξιοτήτων Διερεύνησης Πιστεύω πως το πανηγύρι είναι ένας πολύ καλός τρόπος για να καλλιεργηθούν δεξιότητες διερεύνησης στο παιδί, διότι ναι μεν ασχολείται με καλλιέργεια μιας επιστημονικής μεθόδου όπως αυτή της διερεύνησης, μέσα από την οποία το παιδί αποκτά γνώσεις και δεξιότητες, όμως αυτό γίνεται με ένα πολύ ευχάριστο τρόπο και για το παιδί και για το δάσκαλό του. Το παιδί μπορεί να πειραματιστεί και να μάθει χωρίς να του είναι καθόλου ανιαρό και κουραστικό. Πιστεύω όλοι το είδαμε και το ζήσαμε αυτό, μέσα από τις συναντήσεις μας με τα παιδιά. Υπήρχε γενικά μεγάλος ενθουσιασμός και ζήλος για αυτού του είδους τη μάθηση. Αυτό φάνηκε και την ημέρα του πανηγυριού, όπου τα παιδιά ένιωθαν πολύ έντονα την ανάγκη να πουν στον κόσμο, γνωστούς και άγνωστους, τί είχαν κάνει και τί είχαν μάθει μέσα από αυτή την προσπάθεια.