Avainsanat: sähkö, rinnankytkentä, sarjaan kytkentä, avoin virtapiiri, suljettu virtapiiri

Transkriptio

1 Jenna Martikainen, Tuomas Mäenpää, Marjo Pasanen, Hannu Ruotsalainen ja Elisa Svärd OuLUMA, sivu 1 HATTIWATTIEN HAAKSIRIKKO Avainsanat: sähkö, rinnankytkentä, sarjaan kytkentä, avoin virtapiiri, suljettu virtapiiri Luokkataso: luokat Välineet: HattiWattien haaksirikko -materiaali, sähkösarjoja Tavoitteet: Tavoitteena on tutustua sähköön, virtapiiriin, avoimeen ja suljettuun virtapiiriin sekä erilaisiin kytkentöihin mm. draaman ja toiminnallisten tehtävien avulla. Esimerkkitoteutus: Kesto 2 x 45 min. Tunnin aluksi keskustellaan ja havainnollistetaan toiminnallisesti sähkön käsitettä. Tässä käydään läpi sähköön liittyviä arkipäiväisiä tilanteita, mutta staattiseen sähköön liittyvät ilmiöt jätetään vähemmälle huomiolle. Käydään samalla myös lyhyesti läpi sähköturvallisuuteen liittyviä asioita. Seuraavaksi tutustutaan virtapiirin toimintaan draamapedagogiikan keinoin yhteistoiminnallisen leikin avulla. Jokainen ryhmän jäsen on toimivan virtapiirin osa ja osallistuu sähköenergian välittämiseen piirissä, jonka kytkimenä toimiva henkilö laittaa käyntiin. Leikissä kaikki istuvat piirissä käsistä kiinni pitäen ja kytkin sulkee virtapiirin ottamalla kiinni vieruskaverin kädestä. Leikissä jokainen on vuorollaan jokin sähkösarjan komponentti, esimerkiksi summeri, jolloin hän voi tuottaa summerin tuottamaa ääntä välittömästi kytkimen sulkiessa virtapiirin. Näin voidaan havainnollistaa suljettu virtapiiri. Avoimen virtapiirin havainnollistamisessa jotkut päästävät irti käsistään, jolloin ketju katkeaa. Tällöin sähköenergia ei pääse etenemään virtapiirissä. Kun virtapiiriin ja komponentteihin on tutustuttu draaman avulla, oppilaille esitellään sähkösarjan komponentit ja se, miten niillä tehdään kytkentöjä. Myös oikosulkuun on hyvä kiinnittää huomiota. Sähkösarjan avulla oppilaille opetetaan sarjaan- ja rinnankytkentä paristojen, lamppujen ja kytkimien avulla. Samalla voidaan havainnollistaa myös sarjaanja rinnankytkentöjen erot ja vaikutukset esimerkiksi lamppujen hehkumisen kirkkauteen. Kun sähkösarjan komponentteihin on tutustuttu, on aika siirtyä kehyskertomukseen HattiWattien haaksirikko (s. 2 3). Kehyskertomuksen avulla oppilaat johdatetaan toiminnallisten, sähkösarjan avulla toteutettavien tehtävien pariin. Tehtävät toteutetaan 3 4 oppilaan ryhmissä.

2 Jenna Martikainen, Tuomas Mäenpää, Marjo Pasanen, Hannu Ruotsalainen ja Elisa Svärd OuLUMA, sivu 2 HATTIWATTIEN HAAKSIRIKKO (kehyskertomus) On synkkä ja myrskyinen yö. HattiWatit purjehtivat avomerellä kohti ilmapuntarisaarta. Kesken merimatkan ukkonen jyrähtää ja salama iskee suoraan HattiWattien veneeseen, jolloin veneen potkuri ei enää toimi. HattiWatit ajelehtivat merellä ja heidän on pyydettävä apua jotenkin. Keksitkö sinä, miten merellä voidaan lähettää hätäsanoma pitkän matkan päähän? 1. Tehtävä: Yhdessä HattiWatit päättävät rakentaa avunpyyntöön tarvittavan morsetuslaitteen, joka voisi toimia lampuilla ja äänellä. Ensimmäisessä tehtävässä oppilaat rakentavat yksinkertaisen morsetuslaitteen käyttämällä paristoa, lamppua, kytkintä ja pietsosummeria, jolloin morsetus voi tapahtua sekä äänen että valon avulla. Oppilaat saavat suunnitella ja pohtia laitteeseen kuuluvia komponentteja ja niiden kytkemistä toisiinsa. Tarvittaessa tutustutaan myös morsetukseen. Avunpyynnössä HattiWatit tuntevat myös morseaakkoset (s. 4 6) ja morsettavat kansainvälisen avunpyyntösanoman: SOS. SOS-viesti tulee suoraan muumilaaksoon, jonka Nuuskamuikkunen huomaa yöllisellä vaelluksellaan muumilaakson rantakallioilla. Nuuskamuikkunen juoksee muumitaloon ja päättää herättää muumipeikon ja pyytää häntä mukaan HattiWattien pelastusoperaatioon. 2. Tehtävä: On vielä yö ja hyvin pimeää, eivätkä Nuuskamuikkunen ja muumipeikko näe eteensä. Miten voisimme auttaa heitä? Toisessa tehtävässä oppilaiden tulee keksiä, miten he saisivat sähkösarjan komponenteilla aikaiseksi valoa. Heidän siis tulee rakentaa paristosta ja hehkulampusta kytkentä, jolla he saavat valoa aikaiseksi. Tässä tehtävässä on vielä pieni lisätehtävä, kun oppilaat ovat saaneet hehkulampun syttymään: Valo häikäisee muumipeikon silmiä niin, että sitä tulisi himmentää hieman, miten valoa saataisiin himmennettyä? Tässä oppilaiden tulisi huomata käyttää hehkulampun edessä vastusta, jolloin hehkulampun valo on himmeämpi verrattuna ilman vastusta. Vastus eli resistanssi vastustaa virran eli sähkö energian etenemistä virtapiirissä. Nyt Nuuskamuikkunen ja muumipeikko pystyvät purjehtimaan HattiWattien ajelehtivan laivan luokse himmennetyn hehkulampun valaistaessa heidän tietään yöllisellä merellä.

3 Jenna Martikainen, Tuomas Mäenpää, Marjo Pasanen, Hannu Ruotsalainen ja Elisa Svärd OuLUMA, sivu 3 HattiWatit näyttävät rikkimennyttä potkuria Nuuskamuikkuselle ja Muumipeikolle, jotka huomaavat heti mikä on vialla ja auttavat korjaamaan HattiWattien laivan kuntoon. 3. Tehtävä: Kolmannessa tehtävässä oppilaat saavat korjata/rakentaa veneen virtapiirin, jossa on moottori, kytkin ja paristo. Oppilaat voivat myös piirtää virtapiiristä kytkentäkaavion. Kun HattiWattien veneen potkuri on saatu korjattua HattiWatit pystyvät jatkamaan matkaansa ilmapuntarisaarelle. Ilmapuntarisaarella HattiWatit ovat innoissaan, sillä ilmapuntari kertoo, että kohta tulee oikea suurmyrsky. Niinpä HattiWatit kokoontuvat suuren puun juurelle odottamaan salamaniskua. Salaman iskiessä korkean puun latvaan HattiWatit latautuvat kokonaan sähköllä. 4. Tehtävä: Miten voisit kuvata sähkösarjan avulla sähkön varastoitumista? Neljännessä tehtävässä oppilaiden tulee huomata, että kondensaattori varastoi sähköä, jonka se voi purkaa rinnankytkettynä tarvittaessa virtapiirissä olevien komponenttien käyttöön. Sähkön purkautumista voidaan havainnoida led-lampun avulla, jolloin led-lamppu palaa pienen hetken kahden sarjaan kytketyn sähköparin varaamalla kondensaattorin sähköenergialla. Tehtävässä tarvitaan kaksi sähköparia, kondensaattori, kytkin ja led-lamppu. Ensin kondensaattori varataan kahden sarjaan kytketyn sähköparin ja kytkimen avulla, jonka jälkeen kytkintä ei paineta enää pohjaan. Nyt huomataan, että kondensaattorin kanssa rinnankytketty led-lamppu palaa pienen hetken. Oppilaiden tulisi ymmärtää, että led-lampun valon energia on peräisin kondensaattorilta, koska kytkin on avoimena, jolloin sähköpari ei pysty antamaan sähkövirtaa piirissä oleville komponenteille. HattiWattien matka päättyy onnellisesti, sillä ne olivat kaikki päässeet haaksirikosta huolimatta turvallisesti ilmapuntarisaarelle. Nyt kaikki HattiWatit päättävät koota sähkösarjan komponentit yhteen ja viedä ne Muumilaaksoon kiitokseksi veneen potkurin korjaamisesta.

4 Jenna Martikainen, Tuomas Mäenpää, Marjo Pasanen, Hannu Ruotsalainen ja Elisa Svärd OuLUMA, sivu 4 MORSEAAKKOSET ja TAVAUSAAKKOSET Merkki Morsemerkki Suomalainen Kansainvälinen A. _ AARNE ALFA B _... BERTTA BRAVO C _. _. CELCIUS CHARLIE D _.. DAVID DELTA E. EEMELI ECHO F.. _. FAARAO FOXTROT G. GIDEON GOLF H.... HEIKKI HOTEL I.. IIVARI INDIA J. _ JUSSI JULIETT K _. _ KALLE KILO L. _.. LAURI LIMA M MATTI MIKE N _. NIILO NOVEMBER O _ OTTO OSCAR P.. PAAVO PAPA Q. _ KUU QUEBEC R. _. RISTO ROMEO S... SAKARI SIERRA T _ TYYNE TANGO U.. _ URHO UNIFORM

5 Jenna Martikainen, Tuomas Mäenpää, Marjo Pasanen, Hannu Ruotsalainen ja Elisa Svärd OuLUMA, sivu 5 Merkki Morsemerkki Suomalainen Kansainvälinen V... _ VIHTORI VICTOR W. KAKSINKERTAINEN WHISKEY X _.. _ ÄKSÄ X-RAY Y _. YRJÖ YANKEE Z.. TSETA ZULU Ä. _. _ ÄITI Ö _. ÖLJY Å.. _ RUOTSALAINEN 1. YKSI ONE 2.. _ KAKSI TWO 3... KOLME THREE _ NELJÄ FOUR VIISI FIVE 6 _.... KUUSI SIX 7... SEITSEMÄN SEVEN 8 _.. KAHDEKSAN EIGHT 9. YHDEKSÄN NINE 0 _ NOLLA ZERO

6 Jenna Martikainen, Tuomas Mäenpää, Marjo Pasanen, Hannu Ruotsalainen ja Elisa Svärd OuLUMA, sivu 6 Merkki Morsemerkki Suomalainen Kansainvälinen = _... _ EROTUSMERKKI DOUBLE DASH / _.. _. KAUTTAVIIVA FRACTION BAR?.... KYSYMYSMERKKI QUESTION (MARK) KA _. _. _ ALOITUSMERKKI STARTING SIGNAL SK... _. _ LOPETUSMERKKI END OF WORK AS. _... ODOTUSMERKKI WAIT VE... _. VIRHEMERKKI Lähde: