Gå til hovedindhold

Byg en højtaler

Forsøg - Elektromagnetisme - sct_nicolai_skole - HCØ2020 projekt - ©Astra - Foto: Lars Bertelsen

Eleverne gennemfører forløbet med fokus på den elektromagnetiske del af højtaleren. Eleverne arbejder med en højtaler, der kan udsende lyd. Forløbet er udarbejdet i forbindelse med fejring af 200-året for H.C. Ørsteds opdagelse af elektromagnetismen.

Intro til forløbet

H.C. Ørsted var en dansk kemiker og fysiker, der er verdensberømt for opdagelsen af elektromagnetismen. Du kan læse meget mere om H.C. Ørsted og hans opdagelse her. I 2020 fejrer vi 200-året for denne opdagelse, og dette forløb er en del af den samlede pakke med undervisningsforløb fra Astra.  

Vi udnytter elektromagnetismens principper i højtalere. Når musik afspilles fra fx en telefon, så omsættes lyden til en elektrisk strøm, der svinger frem og tilbage i takt til musikken. Når denne varierende strøm kommer ind i en spole, dannes der et varierende magnetfelt. Når magnetfelterne fra spolen og fra den permanente magnet påvirker hinanden, dannes der vibrationer, som omdannes til lyd.

Der skal ikke meget til, hvis man vil bygge en meget simpel højtaler: en ledning eller lakeret kobbertråd, et krokodillenæb, en plastkop og en magnet.

Engineeringforløb

Forløbet er struktureret som et engineeringforløb, hvor eleverne skifter mellem forskellige arbejdsprocessser under deres arbejde med at bygge en højtaler. Som lærer har du mange muligheder for at åbne forløbet mere op, afhængigt af elevernes og din egen erfaring med engineeringforløb. For nogle elevgrupper vil udlevering af udfordringen være tilstrækkelig.

Udfordringen

Eleverne skal konstruere en lille højtaler, der består af en fast magnet, en elektromagnet og en membran, der kan bevæge sig så meget som muligt, når den bliver sluttet til vekselstrøm eller eventuelt til musik.

Krav:

  1. Eleverne skal benytte engineeringprocessen.
  2. Højtaleren skal kunne udsende en lyd.
  3. Det skal være så tydeligt som muligt at se de elektromagnetiske principper, højtaleren benytter sig af.
  4. Membranen skal bevæge sig så meget som muligt og afgive en så høj lyd som muligt.

Forløbsplan – struktureret efter EDP-modellen

Indledning
  • Hvis det er første gang, du arbejder med engineeringforløb, er det vigtigt, at du ser de animerede lærervejledninger under de enkelte delprocesser herunder. Læs mere om engineeringmetoden her.
  • I denne video kan du se, hvordan en højtaler fungerer (link til videoen kommer her senest 1/6)

Forstå udfordringen

Se vejledning

  • Hvis det er første gang, eleverne arbejder med engineeringmetoden, så præsenter dem for den via introduktionsvideoen og den interaktive EDP-model.
  • Giv eleverne udfordringen og illustrationen af EDP-modellen.
  • Iscenesæt udfordringen. Det kan du gøre ved vise filmen 'Højtaler'. Du kan også skille en gammel højtaler ad.
  • Lad eleverne sætte deres egne ord på udfordringen ved at benytte metodekortet Problemskitse

Undersøg

Se vejledning

  • Lad eleverne diskutere grubletegningen Elektromagnet.
  • Lad eleverne undersøge, om de selv kan bygge en magnet, med aktiviteten Byg en elektromagnet.
  • Lad eleverne undersøge magnetfeltet omkring spoler med aktiviteten Se et magnetfelt.
  • Lad evt. eleverne diskutere grubletegningen Elektromagnet igen.
  • Lad eleverne få en kort introduktion til vekselspænding med aktiviteten Vi producerer vekselspænding.
  • Lad eleverne undersøge med udgangspunkt i aktiviteten Et svingende magnetfelt, om de kan mærke magnetfeltet fra en spole, hvor der sendes vekselstrøm igennem. Eleverne designer selv en undersøgelse med variabler.

Få ideer

Se vejledning

 

  • Lad eleverne udvikle ideer til, hvordan de kan konstruere en meget simpel højtaler med en fast magnet, en elektromagnet og en membran. Hvis klassen har dannet grupper, kan de fx benytte Brainstorm bordet rundt. Ellers kan man med Åben brainstorm danne grupper med udgangspunkt i de ideer, eleverne helst vil arbejde videre med.
  • Lad eleverne vælge den ide, de vil gå videre med, hvis de ikke allerede har valgt den i forbindelse med brainstormen. De kan fx benytte metodekortet Hvilken ide vælger vi?.

Konkretisere

Se vejledning

  • Eleverne tegner skitser til, hvordan deres konstruktioner kan se ud, og evt. hvilke materialer de vil benytte. De kan evt. udfylde metodekortet Læg en plan s. 1, punkt 1 og 2.

Konstruere

Se vejledning

  • Sæt eleverne i gang med at konstruere deres første prototype. 
  • Den største udfordring i delprocessen er, om alle elever kender deres opgave, og om de udfordres i forhold til at variere de opgaver, de hver især bidrager med. Benyt evt. metodekortet Opgavefordeling.
  • Eleverne kan undersøge deres prototype ved blot at slutte vekselspænding til højtaleren. Det er også muligt at teste musik fra fx en MP3-afspiller og forbinde højtaleren med et jackstik med krokodillenæb. BEMÆRK: Hvis eleverne tester med musik, skal de forinden undersøge, at der er mindst 5-8 ohms modstand i deres spole, så de ikke ødelægger MP3-afspillere, deres telefoner eller andet. 

Forbedre

 

Se vejledning

 

  • Lad eleverne undersøge, om det gør nogen forskel for deres konstruktion, hvilken type magneter de anvender, hvor mange vindinger de har på spolen, og hvor stor strømstyrke de sender gennem deres højtaler. Strømstyrke og frekvens svarer til lyden.
  • Eleverne tester deres prototyper og undersøger, hvordan deres prototype påvirkes af antallet af vindinger i deres spole og den type magnet, de anvender i deres konstruktion. 
  • Eleverne fortsætter med at forbedre deres prototype ud fra de ideer, de har fået i opsamlingen.

Præsentere

Se vejledning

  • Lad eleverne vise deres prototyper med afspilning af musik, hvor de vurderer hinandens prototyper ud fra følgende tre kriterier:
    • Hvor tydelige de elektromagnetiske principper er i konstruktionen.
    • Hvor tydeligt man kan høre musikken med deres højtaler.
    • Hvor original konstruktionen er.

Evaluering

Efter forløbet udfylder eleven Samtaleark til evaluering. Du udfylder selv samme ark, men det er elevens ark, der danner udgangspunkt for samtalen. Bagefter noterer eleven vigtige pointer fra dine noter/dit ark. Eleven afleverer en kopi af arket til dig.

Fagteam og lærings-fællesskaber

 

Undersøgelse af kompetencebehov blandt naturfagslærere i grundskolen har vist, at lærerne ønsker hjælp til at inddrage teknologi og innovation i undervisningen.

 

Anvend eventuelt dette forløb som udgangspunkt for en diskussion i dit fagteam eller læringsfællesskab om mulighederne for, at dette engineeringforløb inkluderer teknologi og innovation i undervisningen.

Information til læringsplatformene

Her er informationer du kan sætte ind i din læringsplatform

Kort præsentation af forløbet

I dette forløb er der fokus på den elektromagnetiske del af højtaleren. Eleverne skal i dette forløb arbejde med en højtaler, der kan udsende lyd. I den forbindelse skal de undersøge, diskutere og udvikle idéer, for til sidst at konstruere og præsentere egne prototyper. Forløbet er struktureret efter EDP-modellen og er udarbejdet i forbindelse med fejring af 200-året for H.C. Ørsteds opdagelse af elektromagnetismen.

Kompetenceområder samt færdigheds- og vidensområder

Fælles mål for fysik/kemi

Disse er centrale:

Undersøgelse -> Undersøgelser i naturfag

  • Eleven kan formulere og undersøge en afgrænset problemstilling med naturfagligt indhold.
  • Eleven har viden om undersøgelsesmetoders anvendelsesmuligheder og begrænsninger.

Undersøgelse -> Energiomsætning

  • Eleven kan eksperimentere med energiomsætning hvori elektricitet og magnetisme indgår.
  • Eleven har viden om elektriske og magnetiske fænomener.

 

Læringspointer i forløbet

Ved at anvende viden om elektromagneter og vekselspænding kan eleverne konstruere bagsiden af en højtaler med en elektromagnet, der omformer elektriske impulser til bevægelser.