לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי נושא :חומרים ותכונותיהם /כיתה ה'
הולכת חשמל במתכות
אתגר לפניכם סרטון המציג המצאה טכנולוגית שעושה שימוש באחת מתכונות המתכות .העט הומצא במעבדה הטכנולוגית MITבמסצ'וסטס ,ארה"ב .צפו בסרטון ורשמו במהלך הצפייה באיזו תכונה משתמשים בסרטון? העט המוליך
חברת פורייה מערכות בע"מ ,רח' המלאכה ,21ראש העין https://einsteinworld.com/home info@fourieredu.com
לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי
מה נחקור? נערוך תצפית שמטרתה לבדוק הולכת חשמל במתכות שונות (נחושת ,ברזל ,אלומיניום) וחומרים אחרים (עץ ,זכוכית ,פלסטיק) ,נמדוד את עוצמת הזרם החשמלי העוברת במעגל דרך החומרים השונים .נשווה בין התוצאות המתקבלות ונמיין את החומרים שנבדקו לשתי קבוצות :מוליכים (חומרים שעובר דרכם זרם חשמלי) ומבודדים (חומרים שלא מאפשרים מעבר של זרם חשמלי).
ציוד וחומרים ● טאבלט אינשטיין +או לאבמייט איינשטיין+ ● חיישן זרם () +250mA ● פס או מוט ברזל ● פס או מוט נחושת ● פס או מוט אלומיניום ● פס או מוט עץ ● פס או מוט זכוכית ● פס או מוט פלסטיק ● מרכיבי מעגל חשמלי :סוללה ( ,)1.5Vנורה ( ,)1.5Vחוטי חשמל (.)2
רגע לפני... הולכת חשמל היא תכונה של חומר .חומר מבדד אינו סוגר מעגל חשמלי .חומר מוליך סוגר מעגל חשמלי. חברת פורייה מערכות בע"מ ,רח' המלאכה ,21ראש העין https://einsteinworld.com/home info@fourieredu.com
לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי שערו אילו חומרים יסגרו את המעגל החשמלי ? ואילו חומרים לא יסגרו את המעגל החשמלי?
ביצוע הניסוי
.1הפעילו את einstein™ Tabletאו .einstein™ LabMateבהפעלת וחיבור ה einstein™ LabMateיש לקשר את אוסף הנתונים לתוכנה ע"י חיבורית ה.bluetooth לפרטים נוספים יש להוריד את מדריך המשתמשמהאתר. .2לחצו על תוכנת ה MiLABEx -ועל הכפתור MiLABExבעמוד הכניסה .3חברו את חיישן הזרם. .4לפני תחילת המדידות יש לאפס את חיישן הזרם :לחצו על כפתור ההגדרות הנמצא ליד החיישן ולחצו על איפוס ()set zeroהחיישן. .5הגדירו את מערך אוגר הנתונים.
מערך אוגר הנתונים זרם () +mA 250 קצב הדגימה:
1בשנייה
משך הדגימה:
20שניות
.6חברו אל חיישן הזרם נורה וסוללה ,בנו מעגל חשמלי סגור ובדקו את תקינות מרכיביו (הנורה דולקת ,עובר זרם חשמלי במעגל) ,ע"פ הסכמה המופיעה מעלה. .7הוסיפו למעגל החשמלי שהרכבתם כל פעם אחד מהחומרים הבאים :ברזל ,נחושת, אלומיניום ,עץ ,זכוכית ,פלסטיק ובדקו : ● האם הנורה דולקת? חברת פורייה מערכות בע"מ ,רח' המלאכה ,21ראש העין https://einsteinworld.com/home info@fourieredu.com
לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי ● מה עוצמת הזרם חשמלי העוברת במעגל? .8השלימו את טבלת מוליכות החשמל של החומרים שבדקתם במהלך ביצוע הניסוי. .9בצעו חזרה על המדידות (סעיפים )5-8למניעת טעויות מדידה ולהגדלת מהימנות הניסוי .
עיבוד נתונים - mAמיליאמפר= אלפית האמפר 1/1000
השלימו את הטבלה : החומר
ברזל אלומיניום נחושת פלסטיק עץ
עוצמת הזרם החשמלי שעוברת במעגל (-mAמילי אמפר)
נורה דולקת במעגל
מעגל חשמלי סגור
כן/לא
כן/לא
כן/לא
כן/לא
כן/לא
כן/לא
כן/לא
כן/לא
כן/לא
כן/לא
חברת פורייה מערכות בע"מ ,רח' המלאכה ,21ראש העין https://einsteinworld.com/home info@fourieredu.com
לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי
כן/לא
זכוכית
כן/לא
תוצאות ומסקנות .1רשמו את שמות החומרים בהם הנורה דלקה והמעגל החשמלי היה סגור. .2האם עוצמת הזרם שעברה דרך החומרים הללו היתה יחסית :גבוהה /זניחה .3רשמו את שמות החומרים בהם הנורה לא דלקה והמעגל החשמלי היה פתוח . .4האם עוצמת הזרם שעברה בחומרים הללו היתה יחסית :גבוהה /זניחה .5מיינו את החומרים שמדדתם לשתי קבוצות :חומרים מוליכים( :חומרים שמעבירים זרם חשמלי ) וחומרים מבודדים (חומרים שאינם מאפשרים מעבר זרם חשמלי).
מוליכים
מבודדים
דיון בכיתה חברת פורייה מערכות בע"מ ,רח' המלאכה ,21ראש העין https://einsteinworld.com/home info@fourieredu.com
לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי .6הסבירו למה מתכוונים כשאומרים על חומרים שהם "מוליכים"? .7הסבירו למה מתכוונים כשאומרים על חומרים שהם "מבודדים"? המשגת התופעה :הולכת חשמל .8נסו להגדיר את תופעת הולכת החשמל ,התייחסו לכל סוגי החומרים ,לתכונת המוליכות החשמלית ולהכללתם כקטגוריה בעלת תכונות משותפות. .9כיצד ניתן לנצל את התכונה של הולכת חשמל בחיי היומיום? .10כיצד ניתן לנצל את התכונה של מבודדים בחיי היומיום?
יישום .1הקיפו את המעגלים החשמליים שיעבור בהם זרם חשמלי והנורה תאיר:
רקע מדעי
חברת פורייה מערכות בע"מ ,רח' המלאכה ,21ראש העין https://einsteinworld.com/home info@fourieredu.com
לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי הולכת חשמל היא היכולת של חומרים להעביר זרם חשמלי דרכם .התכונה של העברת הזרם החשמלי נקראת מוליכות חשמלית .ישנם חומרים בטבע אשר מוליכים (מעבירים) זרם חשמלי דרכם ,הם נקראים "מוליכים" .חומרים מוליכים סוגרים מעגל חשמלי .ישנם חומרים שאינם מאפשרים מעבר של זרם חשמלי דרכם הם נקראים מבודדים .כל המתכות מוליכות חשמל טוב ,אך מידת המוליכות שלהן שונה .ניתן לדרג את החומרים המוליכים חשמל על-פי מידת המוליכות החשמלית שלהם ,ממוליכים טובים ועד למוליכים גרועים .האדם מנצל את התכונה של מוליכות חשמל לתועלתו למשל ,שימוש במתכת הנחושת (נפוצה מאוד בטבע וזולה יותר מכסף) לייצור כבלים וחוטי חשמל להעברת החשמל לבית ולהעברת חשמל במוצרי חשמל .האדם מנצל את התכונה של חומרים מבודדים לתועלתו למשל שימוש בחומר פלסטיק (אינו מוליך חשמל) בשקעים הביתיים כהגנה מפני התחשמלות. מתוך מסמך ההתנסויות לכיתה ה'
רעיונות ודגשים
● חומרים ותכונותיהם: חומרים מאופיינים על פי ההרכב -המקור ,התכונות הכימיות והפיזיקליות.
מיומנויות
● איסוף נתונים על תכונות המתכות ● ארגון מידע בטבלה על התכונות שנבדקו ● השוואה בין המתכות הבניית הכללות על מאפייני המתכות ●
תכונות משותפות ותכונות ייחודיות
ההתנסות-
● אפיון חומרים :מתכות
הניסוי/התצפית/תהלי
● אפיון המתכות יעשה באמצעות זיהוי תכונותיהן בסדרת פעולות על מוט
ך טכנולוגי/דגם
מתכת וחוט מתכת ותצפית עליהן. ● התנסות תלמידים
חברת פורייה מערכות בע"מ ,רח' המלאכה ,21ראש העין https://einsteinworld.com/home info@fourieredu.com
לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי ● ציוד וחומרים :מוט וחוט מתכת) :נחושת ,חמרן ,ברזל ,בדיל( ,נייר חמרן, נורה ,סוללה ,חוטי חשמל ,נייר לטש ,כוס עם מים חמים ● השוואה בין תכונות המתכות :נחושת ,אלומיניום ,חמרן ,ברזל ,בדיל ● תכונות הנבדקות: ● צבע :תיאור צבע המתכות. ● מצב צבירה :ציון מצב הצבירה של המתכות בטמפרטורת החדר. ● מוליכות חום :טבילת קצה מוטות המתכת במים חמים ובדיקת תחושת ● החום בקצה המוט שנמצא מעל פני המים. ● קשיות :חריצת המתכת באמצעות ציפורן האצבע/מסמר ותאור החריצה )נחרץ או לא נחרץ( ● ברק :שיוף המתכות באמצעות נייר לטש ותאור מידת הברק ● מוליכות חשמלית :חיבור המתכות למעגל חשמלי (נורה חשמלית סוללה) ● וחוטי חשמל) ובדיקה הארה של הנורה במעגל ● ניתנות לכיפוף :כיפוף חוט המתכת ומוט המתכת ותאור מידת הכיפוף (ניתן לכיפוף/אינו ניתן לכיפוף( ● ניתנות לריקוע :ריקוע על גבי נייר חמרן יש להשתמש בבדיל נטול עופרת הצעות למקורות תומכים
● מדע וטכנולוגיה לכתה ה' הוצאת רמות אוניברסיטת תל אביב עמודים 40-41 ● מסע מדע ה' הוצאת כינרת עמודים 44-47 ●
מדע בעידן טכנולוגי חלק חמישי ,הוצאת רכס עמודים 24-25
חברת פורייה מערכות בע"מ ,רח' המלאכה ,21ראש העין https://einsteinworld.com/home info@fourieredu.com
לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי
חברת פורייה מערכות בע"מ ,רח' המלאכה ,21ראש העין https://einsteinworld.com/home info@fourieredu.com