Zbog čega su stariji televizori bili deblji od novih? Kako je u njima nastajala slika?

Da bismo to provjerili, najjednostavnije bi bilo rastaviti jedan monitor ili televizor na licu mjesta i pogledati što ćemo naći unutar njega, pa to i napravite.

Napomena: Prikaz s kratkim opisom možete pronaći na poveznici.

Pogledajte s učenicima što se unutra nalazi i raspravite čemu koji dio služi. Posebno obratite pozornost na najvažnije dijelove: katodu, otklonske prstene i anodu.

Zamolite učenike da pokušaju zaključiti čemu ti dijelovi služe. Katoda i anoda poznate su učenicima otprije, pa ponovite razgovorom što učenici znaju o njima.

Kako rade otklonski prsteni proučite uz pomoć simulacije.

Šaljite katodne zrake (cathode ray particle) ili ione (charged atoms), kojima možete mijenjati masu od vodikove (hydrogenium) do ugljikove (carbon). Napon na pločama (charge on plates) možete mijenjati na donjem lijevom dijelu prikaza. Tu možete povećati napon i do tisuću puta, što će vam pomoći da dobijete vidljiv otklon putanje nabijene čestice. Imate i mogućnost usporenog prikaza (slow motion). Neka učenici promatraju gibanje jedne čestice za nekoliko različitih iznosa napona, a zatim pazeći na kontrolu varijabli, neka promatraju otklon čestice mijenjajući masu, naboj i brzinu upadne čestice.

Povedite s njima razgovor o promatranju koje su proveli pitanjima kao što su npr. O čemu sve ovisi otklon čestice? Kako se mijenja otklon kada mijenjamo samo pojedinu veličinu? Kako se mijenja jakost električnog polja ovisno o naponu na pločama?

Neka pokušaju objasniti ulogu dvaju otklonskih prstena u katodnoj cijevi te opisati nastanak slike koju vidimo na zaslonu. Razgovarajte i o tome gdje se još upotrebljavaju katodne cijevi.

Raspravite s učenicima i o zbrinjavanju elektrotehničkog i elektroničkog otpada te o tome na koji bi način smanjili količinu te vrste otpada i njegove štetne posljedice za okoliš.

Postupci potpore

Opis aktivnosti povezane s rastavljanjem monitora ili televizora možete iskoristiti za izradu sažetka ove aktivnosti. Pri tome će za većinu učenika s teškoćama (npr. učenici sa specifičnim teškoćama poučavanja, učenici s poremećajem pažnje i hiperaktivnosti) biti potrebno tekst pojednostavniti te jasno i zorno istaknuti najvažnije. Nove pojmove navedenim učenicima također objasnite na jednostavan i zoran način u pisanom obliku.

Tijekom uporabe simulacije provjeravajte učenikovo razumijevanje kako mijenjanje određenih parametara utječe na gibanje čestice.

U Didaktičko-metodičkim uputama za prirodoslovne predmete i matematiku za učenike s teškoćama možete pronaći dodatne upute kako učenike uključiti u aktivnost uporabe mrežnih simulacija i digitalnih alata.

Pitajte učenike znaju li kako radi tipka na računalu ili štedna žarulja. Pred učenike iznesite kondenzatore iz raznih uređaja, npr. štedne žarulje, pojačala audiosustava iz automobila, bljeskalice fotoaparata i slično. Razgovarajte o tome što učenici znaju otprije o ulozi kondenzatora u tim uređajima. Zatim ispitajte na kojem načelu radi kondenzator.

 Pokus 1: Punjenje i pražnjenje kondenzatora

Podijelite učenike u skupine koje će izvoditi pokus. Bateriju neka prvo spoje s kondenzatorom. Zatim neka uklone bateriju i spoje kondenzator s LED diodom.

Primijetit će da je dioda zasvijetlila. Potaknite učenike da rasprave o tome što se događalo na kondenzatoru dok je bio spojen s baterijom, a što dok je bio spojen s diodom te da iznesu pretpostavke o tome kako se mijenjao naboj, a kako struja u oba slučaja. Opis pokusa i svoje zaključke neka podijele u prezentaciji uz pomoć PowerPointa.

Uputite učenike na simulaciju. Prikazan je spoj koji sadržava kondenzator. Klikom na prekidač on mijenja mjesto pa se kondenzator može puniti i prazniti. Ispod sheme spoja dan je grafički prikaz ovisnosti naboja na kondenzatoru (zelena krivulja) i struje u strujnom krugu (žuta krivulja) o vremenu. Uz njega je i trenutna vrijednost napona na kondenzatoru.

Prva pozicija prekidača neka bude takva da se kondenzator puni, pa nek zatvara strujni krug s izvorom (5 V). Neka učenici promatraju što se događa s nabojem i strujom u strujnom krugu dok napon na kondenzatoru raste, a zatim neka prekidač postave tako da se kondenzator prazni. I tada neka promatraju električnu struju i naboj.

Zatražite od učenika da opišu što su vidjeli, da rasprave može li se kondenzator osim kao spremnik naboja upotrijebiti i kao spremnik energije te da pokušaju objasniti uporabu kondenzatora u uređajima koje ste spomenuli na početku. Razgovarajte i o drugim primjenama kondenzatora, u radiotehnici, ispravljačima, računalima i slično.

Iskoristite priliku i da razgovarate o tome kako nam kondenzator pomaže kod pokušaja da uštedimo električnu energiju, ulozi štedne žarulje i o potrebi racionalne uporabe električne energije.

Postupci potpore

Kod svih aktivnosti koje uključuju bilo koji vid napona važno je usmjeriti pozornost učenika s umjetnom pužnicom (zbog utjecaja na procesor pužnice).

Učenicima s teškoćama potrebno je ukratko objasniti što simulacija prikazuje i što će njome spoznati, a potom je dobro da učenik zajedno s vama upozna simulaciju. Najvažnije zaključke tih aktivnosti dajte učenicima u pisanom obliku, jasno i zorno napisane.

Tijekom opisivanja pokusa nekim učenicima s teškoćama (npr. sa specifičnim teškoćama poučavanja) postavljena će pitanja na koja trebaju dati odgovor olakšati opisivanje, dok će im zadatak u kojem samostalno trebaju govoriti ili pisati o nečem promatranom predstavljati teži oblik izlaganja u kojem se možda neće snaći.

U Didaktičko-metodičkim uputama za prirodoslovne predmete i matematiku za učenike s teškoćama možete pronaći dodatne upute kako učenike uključiti u aktivnost uporabe mrežnih simulacija i digitalnih alata.

Ako u razredu postoji učenik koji se bavi fotografijom, neka unaprijed pripremi kratku prezentaciju uz pomoć programa PowerPoint u kojoj će predstaviti bljeskalicu. Osim načina kako je upotrebljava, neka navede njezine dijelove i opiše načelo na kojem radi.

U razgovoru nakon toga zadržite se na kondenzatoru. Raspravite o tome čemu služi i zašto je potrebno da ima velik kapacitet.

Zatražite od učenika da pretpostave o čemu općenito kod pločastog kondenzatora ovisi koliko će se naboja na njemu nakupiti.

Kako bi provjerili pretpostavke, uputite učenike na simulaciju u kojoj će gledati kako pohranjeni naboj, energija i jakost električnog polja između ploča ovise o svojstvima kondenzatora i naponu na koji je priključen. Učenike podijelite u skupine. Kontrolirajući varijable, neka mijenjaju napon (voltage) na izvoru dolje lijevo, razmak između ploča (plate separation), uz pomoć strelica na desnoj strani, te veličinu kondenzatora (plate size), klikom na ploče. U gornjem dijelu mogu očitati naboj (charge), energiju i jakost polja (field strength) između ploča kondenzatora.

Podatke neka prikažu u tablici uz pomoć programa Excel Online sa stupcima za svaku veličinu koja se mijenja te za očitane veličine. Neka odnose veličina iz simulacije opišu riječima. Neka napišu izraze za ovisnost jakosti električnog polja o naponu na koji su ploče kondenzatora spojene i njihovoj udaljenosti te ovisnost pohranjene energije o naboju na pločama i naponu na koji su spojene.

U razgovoru nakon toga raspravite što će se dogoditi ako se između ploča kondenzatora umetne neki materijal koji ne provodi struju te kako će se, mijenjajući svojstva kondenzatora, dobiti velika količina pohranjenog naboja i energija koja potrebna za rad nekog uređaja.

Pokažite učenicima nekoliko različitih vrsta kondenzatora. Po naznačenim svojstvima neka pretpostave gdje bi se pojedini kondenzatori mogli upotrebljavati, primjerice kakva svojstva treba imati kondenzator u tipkovnici računala, kakva u dodirnom zaslonu pametnog telefona, a kakva u štednoj žarulji. Razgovarajte s učenicima i o uporabi pametnog telefona, što bi izdvojili kao dobre strane sudjelovanja u aktivnostima na društvenim mrežama, a što kao potencijalne opasnosti. Pokažite im i promjenjivi kondenzator, koji se primjerice upotrebljava u radioprijemnicima za podešavanje frekvencije te raspravite na koji način se mijenjaju njegova svojstva.

Postupci potpore

Ako će učenik s teškoćama (npr. sa specifičnim teškoćama poučavanja, poremećajem pažnje i hiperaktivnosti) unaprijed pripremati kratku prezentaciju o bljeskalici koju koristi, za to mu pripremite jasne upute. Možete ih napraviti u obliku kronološki poredanih koraka izvođenja zadatka s najvažnijim pitanjima na koja učenik treba kroz prezentaciju zadatka odgovoriti. Unaprijed postavljena pitanja i upute posložene na taj način pomoći će mu u strukturiranju i lakšem izvršavanju zadatka.

Razgovarajte s učenicima o primjenama kondenzatora u različitim uređajima kao što su primjerice štedne žarulje, radioprijemnici, elektronički sklopovi i tipke na tipkovnici računala. Raspravite o tome kakav kapacitet trebaju imati kondenzatori u pojedinim uređajima.

Da bismo dobili kondenzator određenog kapaciteta, a ne možemo mijenjati njegova svojstva, ponekad možemo napraviti kombinaciju nekoliko kondenzatora.

Neka učenici iznesu pretpostavke o tome kako će kapacitet u spoju dvaju kondenzatora ovisiti o načinu na koji ih spajamo (serijski ili paralelno).

 Pokus 2: Spajanje kondenzatora

Spojite u seriju bateriju, kondenzator i LED diodu. Nakon toga spojite još jedan kondenzator u seriju s prvim, a na kraju paralelno s prvim. U sva tri slučaja mjerite vrijeme u kojem je dioda svijetlila. Raspravite s učenicima o naboju koji je pohranjen u kondenzatorima u sva tri slučaja te o naponu na kondenzatorima. Razgovorom dovedite učenike do zaključka kako se mijenja ukupan kapacitet kad kondenzatore spajamo serijski i paralelno.

Neka učenici opišu pokus i izvedu zaključke te konstruiraju sheme strujnih krugova iz pokusa uz pomoć nekog od alata za crtanje shema, npr. Mindomo.

S različitim elektroničkim sklopovima gdje se upotrebljavaju kondenzatori učenici će se bolje upoznati nakon što nauče izmjeničnu struju, ali možete načelno s njima porazgovarati o uporabi električnih kondenzatora u pojačalima, radioprijemnicima i sličnim uređajima.

Da biste s učenicima uvježbali izraze za ukupan kapacitet više kondenzatora provedite mjerenja.

 Pokus 3: Ukupni kapacitet mješovitog spoja kondenzatora

Unaprijed pripremite za učenike zadatak (određivanje ukupnog kapaciteta mješovitog spoja kondenzatora) i sheme strujnih krugova koje ste konstruirali uz pomoć alata za crtanje shema Mindomo, a u kojima su kondenzatori spojeni na sljedeće načine: u prvom 3 serijski, u drugom 3 paralelno, u trećem 2 serijski s trećim paralelno i u četvrtom 2 paralelno u seriji s trećim.

Donesite multimetar, elektroničku pločicu na koju ćete spojiti kondenzatore i tri kondenzatora poznatog kapaciteta.

Učenici neka izračunaju, primjenjujući odgovarajući izraz, kapacitet za sve spojeve prikazane na shemama koje ste prethodno podijelili s njima.

Nakon toga mjerenjem određuju kapacitet kondenzatora. Rezultate neka prikažu tablicom programu Excel Online u kojoj će biti navedena rješenja dobivena računski i mjerenjem, a u trećem stupcu neka izračunaju odstupanje za sva četiri slučaja.

Raspravite s učenicima i o pravilnom odlaganju elektroničkih uređaja koje više ne upotrebljavamo, na koji se način zbrinjavaju te što oni mogu učiniti da u svojoj okolini podignu svijest o tome.

Postupci potpore

Pri rješavanju zadataka učenicima (npr. sa specifičnim teškoćama poučavanja, poremećajem pažnje i hiperaktivnosti) po potrebi omogućite uporabu podsjetnika s objašnjenim oznakama fizičkih veličina i matematičkim izrazima potrebnim za računanje.

U Didaktičko-metodičkim uputama za prirodoslovne predmete i matematiku za učenike s teškoćama možete pronaći dodatne upute kako učenike uključiti u aktivnost rasprave i praktičnog rada.

Za učenike koji žele znati više

Učenicima koji žele znati više zadajte samostalnu izradu kondenzatora. Za pomoć, uputite ih na videozapis Kako izraditi kondenzator (engl. How to make a Capacitor), u trajanju od 3:16 min., ili videozapis, u trajanju od 8:27 min, u kojem je također prikazana jedna od izvedbi izrade kondenzatora.

Učenici mogu izmjeriti kapacitet izrađenog kondenzatora uz pomoć razvojne platforme otvorenog koda Arduino te nacrtati shemu uz pomoć alata za crtanje shema Mindomo. Za primjer mjerenja kapaciteta mogu pogledati upute na poveznici.

Netko od učenika tko želi znati više neka odredi kapacitet kondenzatora U-I metodom.

 Pokus 4: Određivanje kapaciteta kondenzatora U–I metodom

Kondenzator spojite s izvorom izmjenične struje elektromotornog napona od 3 V do 8 V. Potrebni su i ampermetar da se izmjeri jakost električne struje I u strujnom krugu, voltmetar koji će mjeriti električni napon U na krajevima kondenzatora, spojne žice i sklopka. Vrijednosti U i I potrebno je izmjeriti za najmanje tri vrijednosti elektromotornog napona izvora, prikazati ih tablično u dva stupca te grafički, kao ovisnost jakosti električne struje I o električnom naponu U.

Neka učenici odrede kapacitivni otpor, a potom, uvrštavajući frekvenciju gradske mreže 50 Hz, neka odrede kapacitet kondenzatora. Rezultate neka prikažu tablicom programa Excel Online.

Napomena: Predloženu aktivnost možete provesti u redovnoj nastavi pri obradi pojmova i primjene izmjenične električne struje.