1. Inhoud Techniekkit Energieomzetting De onderdelen van de Techniekkit energieomzetting zijn te bestellen bij Opitec (www.opitec.nl). Sommige onderdelen zijn te gebruiken uit het ontdekdoosje of uit de Techniekkit besturing. Onderdeel Aantal Eigenschappen Solarmotor 224.154 1 RF 300 uit ontdekdoosje Snoertjes met krokodillenklem 220.079 6 44 cm uit ontdekdoosje of techniekkit besturing Lampje 202.031 1 E10 Fitting 200.075 1 E10 Houten wiel 601.135 1 Ø 40 mm Veerstaalklem 225.085 1 Ø 23-28 mm Verloopstuk 842.022 1 4/2 mm Zonnecel 124.214 1 500 ma 0,5 V www.praktischtechniek.nl 1
Aandrijfmotor 1 Aandrijf set Scheepsschroef 1 103.059 Aandrijfas 1 Messing buis 1 Koppelingsstuk Printplaatje (onderdeel van Faraday Star) 201.657 1 1 Dan zijn de onderdelen die hieronder staan niet meer nodig. Deze zijn verwerkt in het printplaatje. Drukknop 213.011 1 Condensator 234.179 1 0,047 Uf (silicium) diode 237.059 2 LED-lampje/licht diode 236.043 1 Magneet 1 Koperdraad 247.034 1 Ø 0,25 mm gelakt, 100m. Om de werkbladen te maken, is naast materiaal uit de Techniekkit ook verbruikersmateriaal en gereedschappen nodig. Deze benodigdheden worden per werkblad aangegeven. Deze kunnen naar eigen inzicht en mogelijkheden aangevuld worden. www.praktischtechniek.nl 2
Werkblad De leerling doorloopt een aantal stappen om tot het ontwerp te komen. Deze stappen helpen de leerling bij het ontwerpen en het maken van hun product. De stappen zijn; - Stap 1: De leerling gaat bedenken wat hij/zij gaat maken. - Stap 2: Wat moet het product kunnen? Hierbij wordt verwezen naar de functies van het product. Er worden vragen gesteld aan de leerling. Met deze vragen zal de leerling een aantal functies kunnen onderscheiden. - Stap 3: Aan welke eisen moet het product voldoen? Deze eisen worden gegeven aan het begin van stap drie. Door de opdrachten van deze stap uit te voeren kunnen de eisen concreet ingevuld worden. - Stap 4: In deze stap gaat de leerling de ontwerpschetsen maken. Alle voorgaande stappen worden op een rijtje gezet. Er worden vragen gesteld over de vormgeving van het product. Daarna kan de leerling een aantal schetsen maken. Onderdeel van stap vier is ook het planformulier. In dit formulier worden de benodigde materialen en gereedschappen geïnventariseerd. De leerling maakt een plan van aanpak; hoe gaat hij/zij daadwerkelijk aan de slag? - Stap 5: De leerling laat het ontwerp controleren door de leerkracht. - Stap 6: Het product kan nu gemaakt en uitgevoerd worden. - Stap 7: Het product wordt geëvalueerd door middel van een aantal vragen. Daarnaast wordt de leerling gevraagd zijn eigen product te vergelijken met die van anderen. Wat hebben anderen gemaakt en hoe werkt hun product? Expertblad In het expertblad zijn een aantal verdiepende opdrachten te vinden. Deze zijn niet noodzakelijk bij het ontwerpen en maken van het product. Het is wel aan te bevelen deze opdrachten te laten maken. Het werkblad is door het maken van de expertbladen beter te begrijpen. De leerling verdiept zich verder in het onderwerp. Er worden leuke weetjes behandeld, de leerling gaat experimenteren en voert testjes uit en ontdekt zo de technische principes. Het expertblad kan los gemaakt worden, maar ook geïntegreerd in de werkbladen worden gemaakt. www.praktischtechniek.nl 3
2. Informatie per werkblad 2.1 Maak een molen Vak Geschiedenis Techniekdomein: energieomzetting Competenties Kennis en creativiteit, toepassen en reflectie Doel Ontwerpen en maken van een windmolen. Deze windmolen laat, door gebruik te maken van windenergie, een lampje brandt in een gebouw. Ook dit gebouw wordt door de kinderen zelf ontworpen en gemaakt. Andere behandelde onderwerpen en termen - Energieomzetting; wat zijn verschillende vormen van energieomzetting en wat houdt dit begrip in. - De rol van de molen in Nederland. Vroeger heeft de molen voor het droogleggen van nieuwe gronden gezorgd (door de heer Leeghwater). Tegenwoordig worden windturbines ingezet voor het verkrijgen van schone energie. - Kenmerken van een molen. Welke vorm kunnen de wieken het beste hebben? Wat is de beste plek voor een molen in verband met de wind? - Vroeger gebruikten mensen wiekentaal; wat houdt dit in en hoe kun je dit gebruiken? - Ook gaan de leerlingen uitproberen hoe ze de wieken het beste kunnen laten draaien. Welke nep-wind werkt het beste? Tijdsduur Dit werkblad kan worden uitgevoerd in drie delen: het ontwerpen van een molen, het maken van het ontwerp en het maken van de verdiepende opdrachten van het expertblad. Het expertblad kan tegelijk met het werkblad uitgevoerd worden, maar ook achteraf. Benodigde tijd: Ontwerpen: 1:30 u Maken en testen: 1:30 u Opdrachten expertblad: 1.00 u Benodigdheden Uit de Techniekkit Onderdeel Eigenschappen Solarmotor RF 300 Lampje E 10 Fitting E 10 Houten wiel Ø 40 mm Snoertjes met krokodillenklem (2) 44 cm Veerstaalklem (vastzetten motor) Verloopstuk 4/2 mm Verbrui-kersmateriaal Materiaal Karton, papier Hout Schroefje / spijker Materiaal voor wieken Om de veerstaalklem vast te zetten sheet www.praktischtechniek.nl 4
Schaar Potlood Punaises Schroevendraaier Lijm Om stroomdraden vanuit de motor vast te zetten aan de fitting van het lampje. De wieken moeten redelijk hard draaien om het lampje aan het branden te krijgen. Om wieken te krijgen die wind vangen, kan het handig zijn wieken te maken zoals bij een speelgoedwindmolentje. Knip en vouw de sheet zoals hieronder aangegeven. Voorbeeld wieken De wieken kunnen aan het houten wiel gemaakt worden (met punaise bijvoorbeeld) en met het verloopstuk aan de motor. Het draadje van de lamp links en rechts tegen lampfitting bevestigen. Dit kan door bijvoorbeeld punaises. Let erop dat aan beide kanten contact is (stroomkring!). www.praktischtechniek.nl 5
2.3 Maak een solarschip Vak Aardrijkskunde Techniekdomein: Energieomzetting Competenties Kennis en creativiteit, toepassen en reflectie Doel Ontwerpen en maken van een solarschip. Het schip moet ook echt in het water kunnen varen. Door met een zaklamp o.i.d. op de zonnecel te schijnen zal energieomzetting plaats vinden. De energie wordt door een zonnecel omgezet naar een motortje met een aandrijfschroef. De leerlingen kunnen zelf bedenken van wat voor materialen het schip wordt en hoe het er uit komt te zien. Andere behandelde onderwerpen en termen - Wat is energieomzetting en welke energiebronnen zijn er? - Wat is een zonnecel, waarvoor gebruik je een zonnecel? Vragen waar de leerlingen antwoorden op proberen te geven. Daarnaast gaan ze onderzoeken welke lichtbronnen het beste werken bij de zonnecel. - Friesland staat bekend om zijn watersportmogelijkheden. Wat is watersport en welke mogelijkheden zijn er? - Friesland is een provincie met een eigen taal, eigen vlag en eigen evenementen. De leerlingen maken kennis met deze provincie. - Boten hebben verschillende vormen en maten. Dit heeft vaak te maken met de functie van de boot. Hoe kun je hier bij het maken van je solarschip ook rekening mee houden? - Drijven en zinken; de leerlingen voeren een experiment uit met betrekking tot drijven en zinken. Wat drijft, wat zinkt en hoe snel zinkt het? Tijdsduur Dit werkblad bestaat uit drie delen: het ontwerpen van een solarschip, het maken van het ontwerp en het maken van de verdiepende opdrachten van het expertblad. Het expertblad kan tegelijk met het werkblad uitgevoerd worden, maar ook achteraf. Benodigde tijd: Ontwerpen: 1:30 u Maken en testen: 1:30 u Opdrachten expertblad: 1.00 u Benodigdheden Uit de Techniekkit Onderdeel Zonnecel Snoertjes met krokodillenklem (2) Aandrijfmotor Scheepsschroef Aandrijfas Messing buis Koppelingsstuk Eigenschappen 500 ma 0,5 V 44 cm Deze onderdelen vormen de aandrijving van de boot. Voor de juiste aansluiting zie de foto bij de tips hieronder. Verbruikersmateriaal Materiaal Schuimmateriaal Papier Karton Bak water Of andere materiaal dat drijft in het water, kan ook pak melk of halve fles zijn Om de boot mee aan te kleden. Om vaarwedstrijd in te houden www.praktischtechniek.nl 6
Schaar Mesje Lijm Plakband Om een vorm in het schuimmateriaal te snijden De boot kan gemaakt worden van schuimmateriaal, een pak melk, een halve fles of iets dergelijks. De motor van de aandrijfschroef kan niet in het water. De schroef met uiteraard wel in het water. De stroomkring bij de zonnecel en de aandrijfmotor dient er als volgt uit te zien. Om het motortje te laten draaien is een sterke lamp nodig met een gerichte straal (dus geen tllamp). De zonnecel moet wel goed te zien en te beschijnen zijn. De bootaandrijving dient zoals hieronder in elkaar gezet te worden. De korte messingbuis wordt over de langere buis geschoven. Met het plastic hulsje wordt de buis aan het motortje vastgemaakt. www.praktischtechniek.nl 7
2.3 Maak een zaklamp Vak Natuuronderwijs Techniekdomein: Energieomzetting Competenties Kennis en creativiteit, toepassen en reflectie Doel Ontwerpen en maken van een zaklamp. De leerlingen maken zelf een schudzaklamp. Doordat een magneet langs een spoel beweegt ontstaat er elektrische energie. Met een halve minuut schudden schijnt de zaklamp vijf minuten lang. De hoofdonderdelen zijn aanwezig, de leerlingen maken zelf het omhulsel en de spoel. Andere behandelde onderwerpen en termen - Welke energiebronnen zijn er en waar kun je deze bronnen voor gebruiken? De leerlingen reflecteren op milieuvriendelijke manieren van energie opwekken. - Er zijn veel verschillende lichtbronnen. Deze lichtbronnen verschillen in gebruik en functie. Daarnaast wordt gekeken hoe deze lichtbronnen aan hun energie komen. - In Nederland kan aardgas en aardolie gewonnen worden. Waar en hoe wordt dit gedaan? - De leerlingen onderzoeken een knijpkat met de voor- en nadelen. Tijdsduur Dit werkblad bestaat uit drie delen delen: het ontwerpen van een zaklamp, het maken van het ontwerp en het maken van de verdiepende opdrachten van het expertblad. Het expertblad kan tegelijk met het werkblad uitgevoerd worden, maar ook achteraf. Benodigde tijd: Ontwerpen: 1:30 u Maken en testen: 1:30 u Opdrachten expertblad: 1.00 u Benodigdheden Uit de Techniekkit Verbruikers materiaal Onderdeel Printplaatje LED-lampje Magneet Snoertjes met krokodillenklem (2) Koperdraad (gelakt) Drukknop (silicium) Diode Condensator Materiaal Pvc-buis / omhulsel dikke stift Karton Watjes Papier Plakband Zaagje Lijm Schaar Eigenschappen Leerlingen maken zelf een spoel 0,047 Uf Dikte ± 11 mm Om magneet tegen te houden. Om buisje op maat te zagen www.praktischtechniek.nl 8
De spoel De spoel kan gemaakt worden om een pvc-buis. De kleinste buis is wat aan de grote kant. Het omhulsel van een dikke stift kan ook goed dienst doen. Hoe preciezer de magneet in de buis past, hoe beter de spoel zal werken. Iedere buis is prima als de buis maar niet van metaal is! De spoel van de zaklamp wordt gemaakt door het koperdraad naast elkaar om de pvc-buis te wikkelen. De breedte van het aantal wikkelingen is ongeveer 1,5 cm en als er zes of zeven wikkelingen (totaal rond de duizend windingen) over elkaar zitten zal de zaklamp het beste werken. Hoe nauwkeuriger dit gewikkeld wordt, hoe beter de zaklamp zal werken. Na alle wikkelingen is het handig om plakband er overheen te plakken, zodat het niet los kan schieten. Bedenk dat aan het begin en aan het eind van de draad minimaal tien centimeter nodig is. Een tip om snel een spoel te maken is gebruik maken van een boor of naaimachine. Maak het begin van de draad vast aan het buisje. Zet het buisje op de boorkop. Door de boor langzaam te laten draaien, zal de draad zich vanzelf rond het buisje wikkelen. Voor de spoel wordt gebruik gemaakt van gelakt koperdraad. Aan beide uiteinden moet de lak af geschraapt worden. Dit kan met een schaar of mesje. De stroomkring Met gebruik van onderdelen van schudzaklamp Faraday Star, no. 201.657 Er kan voor gekozen worden, de schudzaklamp van Opitec te bestellen en hier de onderdelen uit te gebruiken. Dan heeft de leerling genoeg aan het printplaatje, de snoertjes en de zelfgemaakte spoel. De twee snoertjes worden aan de ene kant vastgezet aan het koperdraad en aan de andere kant aan het printplaatje (bij de twee pijltjes). Er moet aan beide kanten contact zijn, anders zal de lamp niet gaan branden. Controleer dus goed of de krokodillenklemmen goed geplaatst zijn. www.praktischtechniek.nl 9
Het LED-lampje heeft een plus- en een minkant. De lange kant is de plus en de korte kant is de min. De pluskant moet in het printplaatje waar de condensator min is. De krokodillenklemmen moeten goed vastgezet worden, zodat ze niet tijdens het schudden het contact verliezen met het printplaatje of het koperdraad. De krokodillenklemmen kunnen niet op het buisje bevestigd worden, aangezien de magneet dan blijft plakken op die plaats en niet meer te schudden is. Met gebruik van de losse onderdelen Let met name op de plus- en minkanten van het lampje, de condensator en de diodes. De verschillende onderdelen worden met de snoertjes en krokodillenklemmen aan elkaar gezet. Aan de pluskant van de condensator komen twee klemmetjes te zitten. Het snoertje van de diodes komen samen in één snoertje. www.praktischtechniek.nl 10
Het is ook mogelijk de schudzaklamp te laten werken door het lampje direct aan de spoel te verbinden, met twee snoertjes. De lamp doet het terwijl er geschud wordt. De bewegingsenergie wordt direct omgezet. Bij bovenstaande constructie wordt de wisselspanning die ontstaat door het schudden omgezet in gelijkspanning door de diodes. De condensator slaat dit op. Pas als de drukknop gebruikt wordt zal de lamp branden. Er wordt gebruik gemaakt van de opslagmogelijkheid van de condensator. Bouw van de zaklamp De magneet moet heen en weer bewegen door de spoel heen. Het buisje waar de magneet door heen beweegt is ongeveer 8 tot 10 cm lang. Het buisje moet goed en stevig afgesloten worden. De magneet gaat met een redelijke kracht heen en weer (papier alleen is niet genoeg). Door aan het begin en eind van het buisje zacht materiaal te maken zal de zaklamp niet te veel herrie maken (denk aan watjes o.i.d.). Het is verstandig om een omhulsel te laten maken voor de zaklamp, zodat het LED-lampje en constructie van de stroomkring (of printplaatje) beschermd zijn. Hieronder is een mogelijk voorbeeld te zien. Om het LED-lampje heen kan aluminiumfolie gedaan worden om het lichteffect te vergroten. De eerste keer moet je behoorlijk lang schudden (meer dan een halve minuut). Over het algemeen krijg je na een halve minuut schudden, twee minuten licht. Doet de lamp het niet, controleer dan of de aansluitingen goed zitten. Het licht als het lampje brandt: www.praktischtechniek.nl 11