Pitajte učenike: Što se nalazi u žicama električnih vodova? Kad se uključi televizor, što se događa u žicama? Mogu li te žice biti od bilo kakvih materijala? Zašto je Tesla uvijek dok je radio s električnim vodovima imao cipele s gumenim potplatima i jednu ruku držao u džepu?

 Pokus 1: Vodiči i izolatori

Podijelite učenike u skupine od 3 do 5 učenika. Svakoj skupini dajte bateriju od 4,5 V, spojne žice i žaruljicu na postolju. Zatražite od učenika da se uvjere da žaruljica svijetli ako se spoji na bateriju.

Učenicima pokažite simulaciju Električni vodiči i izolatori te zatražite od njih da pokušaju spajati različite otopine ili vodu u strujni krug. Neka se uvjere da u slučaju spajanja slane vode žaruljica svijetli, a u slučaju destilirane vode ne svijetli.

Zašto žaruljica svijetli kad je voda slana? U čemu se razlikuju slana i destilirana voda? Je li voda električni vodič? A otopina soli?

Kako bi se učenici uvjerili u istinitost simulacije, možete provesti pokus.

 Pokus 2: Slana voda je vodič

Uzmite bateriju od 4,5 V, spojne žice, žaruljicu na postolju, posudu ispunjenu destiliranom vodom i sol. Spojite strujni krug kao u simulaciji s destiliranom vodom. U vodu polako dodajte sol i miješajte. Nakon nekog vremena žaruljica će svijetliti.

Uvedite pojam slobodnih električnih naboja kako biste objasnili pojavu električne struje. Od razreda tražite da uoče različite tipove žica u svakodnevnici (mikročipovi, kućanske instalacije, antenske žice itd.) te istraže jesu li te žice napravljene od različitih materijala ili su sve od istoga materijala. Svoje istraživanje mogu podijeliti s razredom tako da naprave plakat na kojem će navesti različite materijale i njihova električna svojstva u alatu za izradu infografika, izvještaja, plakata i prezentacija Piktochart. Plakat mogu podijeliti u alatu Edmodo, gdje mogu raspravljati o opasnostima rukovanja električnim uređajima. Upozorite učenike da nikad ne režu žice i ne dodiruju neizolirane uređaje koji su spojeni na napon gradske mreže.

Postupci potpore

Na sva pitanja iz uvodnog dijela učenici trebaju nakon izvedenih pokusa dobiti kratko i jasno napisane odgovore uz vizualno potkrijepljenje slikom, crtežom ili fotografijom.

Pri davanju zaključaka o promatranom sadržaju iz simulacije učenicima s teškoćama (npr. sa specifičnim teškoćama učenja) postavljajte pitanja na koja će dati svoj odgovor. To će im olakšati izlaganje o promatranom.

Simulaciju Električni vodiči i izolatori potrebno je učenicima s teškoćama objasniti te pokazati čemu služe određeni segmenti simulacije i kako simulacija radi. Nakon provjere razumijevanja učenici se mogu služiti simulacijom.

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

Nakon što ste uveli pojam električnog otpora, pitajte učenike što misle, kako električni otpor nekog vodiča ovisi o materijalu od kojeg je načinjen.

Zašto su vodovi na mikročipovima ponekad zlatni? Zašto su gotovo sve žice u kućanstvu bakrene? Ako otporne žice od različitih materijala spojimo na istu bateriju, hoće li kroz njih prolaziti ista električna struja? Po čemu se razlikuju vodiči od različitih materijala?

Raspravite s učenicima o opasnostima rukovanja električnim uređajima i strujnim krugovima.

 Pokus 3: Otporne žice

Nakon rasprave učenicima podijelite otporne žice jednakih promjera i duljina i univerzalne mjerne instrumente. Svaka skupina neka izmjeri otpor žice univerzalnim mjernim instrumentom. Svoje rezultate svaka skupine neka zapisuje u Excel online tablicu i podijeli je s ostatkom razreda. Rezultati se mogu usporediti te učenici mogu zaključiti koji su materijali bolje, a koji slabije vodljivi.

Ako nemate na raspolaganju veći broj otpornih žica od različitih materijala, učenike možete odmah uputiti na interaktivnu Phet simulaciju Otpor žice, a ako imate, simulaciju pokažite nakon pokusa.

Zatražite od učenika da u simulaciji mijenjaju vrijednosti na prvom klizaču (resistivity), a da ne mijenjaju vrijednosti ostalih klizača i uoče što se događa s otporom. Usto neka primijete što se događa na skici vodiča.

Što predstavljaju crne točkice? Koja je veza između broja nosioca naboja, broja nečistoća u materijalu i otpora komada vodiča?

Uvedite pojmove otpornosti i vodljivosti. Zatražite od učenika da istraže koji su materijali više, a koji manje vodljivi te neka pokušaju pronaći cijenu pojedinog materijala.

Raspravite s učenicima o važnosti uštede električne energije te im ukažite na važnost ekološke proizvodnje materijala i recikliranje.

Učenici neka u alatu za izradu videozapisa i animacija Animoto naprave animaciju u kojoj će animirati protok struje kroz vodiče jednakih duljina i presjeka od različitih materijala.

Postupci potpore

Tijekom rada u skupini učenicima s teškoćama zadajte jasnu ulogu kako bi aktivno mogli sudjelovati u radu u skupini.

Pri radu u Phet interaktivnoj simulaciji usmjerite učenike na što trebaju obratiti pažnju. Provjerite njihovo razumijevanje prikazanog te im po potrebi dodatno objasnite. Učenicima se kao oblik sažetka aktivnosti može dati preslika sučelja simulacije uz koju će biti napisani najvažniji zaključci aktivnosti. Prije gledanja Phet interaktivne simulacije objasnite učenicima s teškoćama što će gledati.

Tijekom rasprave učenike pitanjima i uz pomoć slikovnog materijala i sugestivnih pitanja vodite prema ispravnim zaključcima. Aktivnost sažmite u jasne zaključke s vizualnim predlošcima te ih u pisanom obliku dajte učenicima s teškoćama (sa specifičnim teškoćama učenja, poremećajem pažnje i hiperaktivnosti, učenicima s oštećenjem sluha). Nakon upisa podataka u Excel online s učenicima s teškoćama (npr. sa specifičnim teškoćama učenja, učenika s poremećajem pažnje i hiperaktivnosti) provjerite točnost upisanog.

Postavite učenicima pitanja: Kako otpor žice ovisi o njezinoj duljini, a kako o njezinu presjeku? Zašto su dalekovodi napravljeni od širokih vodiča? Upotrebljavamo li ponekad vrlo široke žice u kućanstvu (uzemljenja, spojnice na akumulator itd.)?

 Pokus 4: Geometrijska svojstva vodiča

Učenike podijelite u dvije skupine i svakoj skupini podijelite otporne žice od istoga materijala, no različitih presjeka i duljina, baterije od 4,5 V i mjerne instrumente.

Prije izvođenja pokusa raspravite s učenicima o opasnostima rukovanja električnim uređajima i strujnim krugovima.

Učenici neka spoje bateriju na otpornu žicu te u krug serijski spoje ampermetar. Svoja mjerenja neka zapisuju i dijele s razredom u programu dinamične matematike Geogebra. U tablice rezultata neka zapisuju duljinu pojedine žice, njezin poprečni presjek i struju koja kroz nju teče. Iz svih dobivenih mjerenja neka nacrtaju grafove ovisnosti struje o duljini i promjeru otpornih žica u programu dinamične matematike Geogebra.

Iz rezultata mjerenja neka učenici zaključe sljedeće:

Kako električna struja kroz žicu ovisi o presjeku žice za isti električni napon izvora? Kako ovisi o njezinoj duljini?

Ukažite učenicima na to o kakvu se točno tipu ovisnosti radi (električna struja proporcionalna je presjeku vodiča, a obrnuto proporcionalna njegovoj duljini).

Neka se uz pomoć programa dinamične matematike Geogebra uvjere da je ta tvrdnja istinita tako da nacrtaju te ovisnosti.

Tim će pokusom učenici dobiti odgovor na pitanje zašto ponekad biramo debele žice.

Postupci potpore

Uključite učenike s teškoćama u raspravu i potaknite ih na izražavanje vlastitih dojmova i iskustava o temi.

U aktivnosti uporabe alata Geogebra važno je da zajedno si učenikom odradite dio aktivnosti te da budete sigurni da je učenik usvojio sve potrebne korake koji su potrebni za uporabu tog web-alata. Učenicima s teškoćama možete pripremiti i kratke vizualne upute za uporabu web-alata, koje učenik može zalijepiti u bilježnicu i na taj će mu način služiti kao podsjetnik kroz cijelu nastavnu godinu.

Pitajte učenike mogu li se sjetiti nekog primjera u kojem neki električni uređaj radi bolje kad je hladan ili kad je vruć.

Je li sjaj žarulje sa žarnom niti jednak netom nakon trenutka kad se uključi u strujni krug ili kad već neko vrijeme svijetli?

 Pokus 5: Ovisnost vodljivosti o temperaturi

Uzmite bateriju od 4,5 V, spojne žice, žaruljicu na postolju, posudu ispunjenu vodom, bakrenu žicu, mjerne instrumente, led i kuhalo. Spojite elemente u strujni krug tako da na bateriju serijski spojite žaruljicu preko bakrene žice i ampermetra.

Bakrenu žicu postavite u posudu ispunjenu vodom u koju je dodan led. Odaberite prozirnu posudu tako da učenici vide da se u njoj ne događa ništa prikriveno.

U posudu s vodom stavite termometar, a posudu stavite na kuhalo koje još ne radi.

Pokažite učenicima vrijednost struje kroz ampermetar i temperaturu koju pokazuje termometar.

Postavite istraživačka pitanja: Hoće li se sjaj žaruljice mijenjati s vremenom ako uključimo kuhalo? Kako će se mijenjati iznos struje kroz krug?

Nakon rasprave s učenicima uključite kuhalo. Zatražite od učenika da tijekom svake minute zapišu vrijednost struje kroz strujni krug, kao i temperaturu vode.

Podatke neka zapisuju u programu dinamične matematike Geogebra. Kad voda proključa, prekinite pokus. Upitajte učenike: Jeste li primijetili da se mijenja sjaj žaruljice? Kako?

Iz mjerenja neka nacrtaju grafove ovisnosti struje o temperaturi vode, tj. bakrene žice, u programu dinamične matematike Geogebra. Iz rezultata mjerenja neka učenici zaključe: Kako električna struja kroz žicu ovisi o njezinoj temperaturi?

Napomena: Učenici će primijetiti da električna struja kroz vodič slabi s povećanjem njegove temperature. Ukažite im na činjenicu da to vrijedi za sve električne instalacija izrađene od metala, no da drugi materijali mogu iskazivati drugačije tipove ovisnosti.

Pitajte učenike mogu li se sjetiti nekog primjera iz svakodnevnice u kojem neko svojstvo materijala iskazuje temperaturnu ovisnost te neka usporede s vodljivosti.

Raspravite s učenicima o opasnostima rukovanja električnim uređajima u blizini vode, o opasnostima od opeklina i općenito o laboratorijskoj sigurnosti.

Postupci potpore

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

Za učenike koji žele znati više

Učenici koji žele znati više neka na internetskim tražilicama potraže kakvi sve tipovi materijala postoje, klasificirani prema električnoj vodljivosti.

Što je to poluvodič? Što je supravodič?

Kao relativno jednostavno objašnjenje supravodljivosti možete ih uputiti na videozapis Supravodiči  (engl. Superconductors), u trajanju od 3:19 min.

Učenicima možete postaviti istraživačko pitanje: Kako otpor različitih tipova materijala ovisi o temperaturi? Da bi odgovorili na to pitanje, mogu istražiti kako npr. otpor otopine soli ovisi o temperaturi.

Svoje istraživanje mogu podijeliti s ostatkom razreda tako da izrade prezentaciju uz pomoć alata za izradu interaktivnih prezentacija Prezi.