Μαγνητισμός, Ηλεκτρισμός και Μαγνητισμός

• να αναγνωρίζουν την ύπαρξη φυσικών και τεχνητών μαγνητών,
• να κατασκευάζουν έναν προσωρινό μαγνήτη
• να διαπιστώνουν πειραματικά ότι οι μαγνητικές δυνάμεις ασκούνται με επαφή και από απόσταση
• να διαπιστώνουν πειραματικά την ύπαρξη υλικών που έλκονται από έναν μαγνήτη και υλικών που δεν έλκονται από έναν μαγνήτη
• να ονομάζουν τα υλικά που έλκονται από τους μαγνήτες ως «σιδηρομαγνητικά»
• να διαπιστώνουν πειραματικά ότι η έλξη σε έναν ραβδόμορφο μαγνήτη είναι πιο ισχυρή στα άκρα του
• να διαπιστώνουν πειραματικά την ύπαρξη μαγνητικού πεδίου που εκτείνεται στον χώρο
• να αναγνωρίζουν ότι ο μαγνήτης έχει δύο πόλους και να αναφέρουν ότι οι πόλοι του μαγνήτη ονομάζονται βόρειος και νότιος μαγνητικός πόλος
• να διαπιστώνουν πειραματικά ότι οι ομώνυμοι πόλοι του μαγνήτη απωθούνται ενώ οι ετερώνυμοι πόλοι έλκονται
• να διαπιστώνουν πειραματικά ότι ένας ραβδόμορφος μαγνήτης ή μια μαγνητική βελόνα που μπορούν να περιστρέφονται ελεύθερα προσανατολίζονται στον άξονα Βορρά – Νότου
• να αναφέρουν ότι ο προσανατολισμός του μαγνήτη οφείλεται στο μαγνητικό πεδίο της Γης

Ακολουθεί ο πειραματισμός από τους/τις μαθητές/-τριες (σε ομάδες) με απλά υλικά και ιδιοκατασκευές.

Ενδεικτικά, οι μαθητές/-τριες:

• αναγνωρίζουν την ύπαρξη φυσικών και τεχνητών μαγνητών (π.χ. να αναφερθούν οι ομοιότητες και οι διαφορές φυσικών και τεχνητών μαγνητών, συνοπτικά ο τρόπος παρασκευής κ.λπ.)
• προσπαθούν να κατασκευάσουν έναν προσωρινό μαγνήτη (επαναλαμβανόμενες κινήσεις σιδηρομαγνητικού υλικού –καρφίτσα, πρόκα κ.ά.– στην επιφάνεια ενός μαγνήτη), ερμηνεύουν γιατί αυτός ο μαγνήτης λέγεται προσωρινός
• διαπιστώνουν πειραματικά ότι οι μαγνητικές δυνάμεις ασκούνται με επαφή και από απόσταση (π.χ. πειράματα όπου οι μαγνήτες α) έλκουν ελαφριά υλικά –συνδετήρες, ρινίσματα σιδήρου κ.ά.– από απόσταση, β) έλκουν υλικά με επαφή)
• διαπιστώνουν πειραματικά πως υπάρχουν υλικά που έλκονται από έναν μαγνήτη (καρφί, καρφίτσα, συνδετήρας και γενικά υλικά από σίδηρο ή ατσάλι ή κράματα αυτών) και υλικά που δεν έλκονται από έναν μαγνήτη (αλουμίνιο, χαλκός, πλαστικό, χαρτί, χρυσός, γυαλί κ.ά.)
• ονομάζουν με κατάλληλη δραστηριότητα – σταυρόλεξο, ακροστιχίδα, άσκηση αντιστοίχισης, συμπλήρωση κενών κ.ά.– ως σιδηρομαγνητικά τα υλικά
  που έλκονται από έναν μαγνήτη,
• διαπιστώνουν πειραματικά ότι η έλξη σε ραβδόμορφο μαγνήτη είναι πιο ισχυρή στα άκρα του (π.χ. οι μαθητές/-τριες παρατηρούν σε έναν ραβδόμορφο μαγνήτη πού έλκονται περισσότεροι –μικροί– συνδετήρες ή ρινίσματα σιδήρου)
• διαπιστώνουν ότι το μαγνητικό πεδίο εκτείνεται στον χώρο (π.χ. πείραμα με μαγνήτη και ρινίσματα σιδήρου πάνω σε χαρτί)
• πειραματίζονται με διάφορα είδη μαγνητών και αναγνωρίζουν την ύπαρξη δύο πόλων, προσδιορίζοντάς τους ως βόρειος και νότιος πόλος
• διαπιστώνουν πειραματικά ότι οι ομώνυμοι πόλοι του μαγνήτη απωθούνται, ενώ οι ετερώνυμοι έλκονται (π.χ. απλά πειράματα με μαγνήτες διάφορων σχημάτων που έχουν σήμανση των πόλων τους)
• διαπιστώνουν πειραματικά ότι ένας ραβδόμορφος μαγνήτης ή μια μαγνητική βελόνα που μπορούν να περιστρέφονται ελεύθερα παίρνουν τη διεύθυνση Βορράς – Νότος (π.χ. πειράματα όπου ραβδόμορφος μαγνήτης και μαγνητική βελόνα ηρεμούν και παίρνουν τη διεύθυνση Βορράς – Νότος) αναγνωρίζουν την ύπαρξη του μαγνητικού πεδίου της Γης και το συσχετίζουν με τον προσανατολισμό της μαγνητικής βελόνας

Οι μαθητές/-τριες καταγράφουν παρατηρήσεις για κάθε πείραμα. Ακολουθεί η εξαγωγή των συμπερασμάτων. Η διδακτική παρέμβαση ολοκληρώνεται με τις δραστηριότητες εμπέδωσης/γενίκευσης.

Τα παραπάνω μεθοδολογικά βήματα μπορούν να υποστηριχθούν/ενισχυθούν με:

• παραπομπές σε ψηφιακό υλικό (βίντεο, εικόνες, ηχητικά, προσομοιώσεις, εννοιολογικούς χάρτες, ψηφιακές εγκυκλοπαίδειες, τρισδιάστατες αναπαραστάσεις, ψηφιακές δραστηριότητες και παιχνίδια κ.λπ.) με τη σαφή οδηγία πως η χρήση οποιουδήποτε ψηφιακού υλικού/μέσου δεν θα αντικαταστήσει τους πειραματισμούς με απλά υλικά που θα πραγματοποιούν οι μαθητές/-τριες.
• χρήση ανάλογων ένθετων κειμένων με αναφορές στην τεχνολογία και τον μικρόκοσμο.

Προτεινόμενα Ένθετα Κείμενα

• Μαγνητικές κάρτες, κατασκευή, χρήσεις
• Χρησιμότητα των πυξίδων
• Βόρειος πόλος Γης/Νότιος μαγνητικός πόλος Νότιος πόλος Γης/Βόρειος μαγνητικός πόλος
• Μαγνητικό Πεδίο της Γης

• να διαπιστώνουν πειραματικά ότι όταν ένας αγωγός διαρρέεται από ρεύμα αποκτά μαγνητικές ιδιότητες, να κατασκευάζουν ένα απλό πηνίο- ηλεκτρομαγνήτη και έναν ισχυρό ηλεκτρομαγνήτη και να συγκρίνουν τις μαγνητικές τους ιδιότητες
• να αναγνωρίζουν τα μέρη του ηλεκτρομαγνήτη
• να αναφέρουν εφαρμογές των ηλεκτρομαγνητών
• να αναφέρουν τις ομοιότητες και τις διαφορές μαγνητών και ηλεκτρομαγνητών

Οι μαθητές/-τριες:

• διαπιστώνουν πειραματικά ότι όταν ένας αγωγός διαρρέεται από ρεύμα αποκτά μαγνητικές ιδιότητες (π.χ. πειράματα με μαγνήτες, καλώδια και μπαταρίες για να εκτραπεί η μαγνητική βελόνα της πυξίδας)
• κατασκευάζουν ένα απλό πηνίο-ηλεκτρομαγνήτη (π.χ. τυλίγοντας αρκετές φορές ένα κομμάτι καλωδίου ώστε να πάρει το σχήμα πηνίου)
• κατασκευάζουν έναν ισχυρό ηλεκτρομαγνήτη (π.χ. τοποθετώντας στο εσωτερικού του προηγούμενου απλού πηνίου ένα σιδηρομαγνητικό υλικό – ατσάλινο/σιδερένιο καρφί)– αναφέροντας παράλληλα τα μέρη του
• συγκρίνουν τις μαγνητικές ιδιότητες ενός απλού πηνίου-ηλεκτρομαγνήτη και ενός ισχυρού ηλεκτρομαγνήτη (π.χ. παρατηρούν ότι ο ισχυρός ηλεκτρομαγνήτης μπορεί να έλκει περισσότερα σώματα και από μεγαλύτερη απόσταση σε σχέση με το απλό πηνίο-ηλεκτρομαγνήτη)
• παρατηρούν διάφορες συσκευές που λειτουργούν με ηλεκτρομαγνήτες και αναφέρουν τη λειτουργία τους
• αναγνωρίζουν και αναφέρουν τις ομοιότητες και τις διαφορές μαγνητών και ηλεκτρομαγνητών με κατάλληλες δραστηριότητες (σταυρόλεξο, ακροστιχίδα, άσκηση αντιστοίχισης, συμπλήρωση κενών κ.λπ.)

Προτεινόμενα Ένθετα Κείμενα

• Μικροσκοπική ερμηνεία ομοιοτήτων και διαφορών των μαγνητών και ηλεκτρομαγνητών
• Το πείραμα του Oersted
• Ηλεκτρομαγνητικά τρένα σταθερής τροχιάς
• Ηλεκτρομαγνητικοί γερανοί

• να περιγράφουν με απλά λόγια την αρχή λειτουργίας της ηλεκτρογεννήτριας
• να αναγνωρίζουν τα βασικά μέρη της ηλεκτρογεννήτριας
• να αναφέρουν διάφορους τρόπους με τους οποίους μπορεί να περιστρέφεται ο μαγνήτης στις γεννήτριες
• να εξηγούν με απλά λόγια την αρχή λειτουργίας των υδροηλεκτρικών εργοστασίων
• να εξηγούν με απλά λόγια την αρχή λειτουργίας των ατμοηλεκτρικών εργοστασίων
• να εξηγούν με απλά λόγια την αρχή λειτουργίας των ανεμογεννητριών
• να συνδέουν τα ηλεκτρικά με τα μαγνητικά φαινόμενα και να εξηγούν το νόημα της ονομασίας «Ηλεκτρομαγνητισμός»
• να διαπιστώνουν την συμβολή του ηλεκτρομαγνητισμού και των εφαρμογών του στην εξέλιξη του παγκόσμιου πολιτισμού

Οι μαθητές/-τριες:

• παρατηρούν κατάλληλες εικόνες, βίντεο, τρισδιάστατες αναπαραστάσεις, προσομοιώσεις κ.λπ. και διακρίνουν τα μέρη μιας ηλεκτρογεννήτριας, καθώς και περιγράφουν με απλά λόγια την αρχή λειτουργίας της
• μελετούν τις προηγούμενες εικόνες και αναφέρουν διάφορους τρόπους με τους οποίους μπορεί αν περιστρέφεται ο μαγνήτης στην ηλεκτρογεννήτρια
• παρατηρούν εικόνες από ένα υδροηλεκτρικό εργοστάσιο και εξηγούν με απλά λόγια την αρχή λειτουργίας του
• παρατηρούν εικόνες από ένα ατμοηλεκτρικό εργοστάσιο και εξηγούν με απλά λόγια την αρχή λειτουργίας του
• παρατηρούν εικόνες από μια ανεμογεννήτρια και εξηγούν με απλά λόγια την αρχή λειτουργίας της
• συνδέουν με κατάλληλη δραστηριότητα – σταυρόλεξο, ακροστιχίδα, άσκηση αντιστοίχισης, συμπλήρωση κενών κ.λπ.– τα ηλεκτρικά με τα μαγνητικά φαινόμενα, καθώς και χρησιμοποιούν την έννοια του ηλεκτρομαγνητισμού
• διαπιστώνουν με κατάλληλη δραστηριότητα – σταυρόλεξο, ακροστιχίδα, άσκηση αντιστοίχισης, συμπλήρωση κενών κ.λπ. – την συμβολή του ηλεκτρομαγνητισμού και των εφαρμογών του στην εξέλιξη του παγκόσμιου πολιτισμού

Προτεινόμενα Ένθετα Κείμενα

• Ιδιοκατασκευή ηλεκτρογεννήτριας με απλά υλικά
• Ηλεκτρικοί κινητήρες διάφορων μηχανών καθημερινής χρήσης
• Το δυναμό
• Το πείραμα του Faraday για τον ηλεκτρομαγνητισμό
• Ανεμογεννήτριες, υδροηλεκτρικά εργοστάσια, παραγωγή «καθαρής» ηλεκτρικής ενέργειας