Tilläggsset - Förnybar energi

Handgenerator

Använd en handdriven generator för att undersöka hur mekanisk energi omvandlas till elektrisk energi.

45-90 min.
Avancerad
Årskurs 5–8
hand-generator-connect

Anknyta

5-10 Minuter

Generatorer omvandlar rörelseenergi till elektrisk energi. En person kan få generatorn att fungera genom att vrida på handtaget. Ju snabbare vi vrider handtaget, desto mer elektricitet genereras.

Bygg nu en handgenerator och undersök dess förmåga att generera elektricitet.

hand-generator-connect

Skapa

20-25 Minuter

Bygg handgeneratorn och Joule Jeep
(Bygginstruktion 1A och 1B, till sidan 15 steg 16).

Testa att modellen fungerar. Att lossa på bussningarna kan minska friktionen.
Anslut kontakterna korrekt genom att trycka ihop dem ordentligt.
Se till att energimätaren nollställs innan testet genomförs.

hand-generator

Försöksuppställning
Markera en startlinje för din Joule Jeep.

hand-generator-setup
joule-jeep-line-mark

Reflektera

20-25 minuter

Veva och kör
I denna uppgift ska eleverna undersöka vilken energimängd som handgeneratorn kan generera på 60 sekunder. De ska sedan undersöka hur långt deras Joule Jeep går med denna energi.

hand-generator

Låt först eleverna markera sina hypoteser i ett koordinatsystem över hur många joule de genererar på 60 sekunder.

Låt sedan eleverna undersöka hur många joule de verkligen kan generera genom att snurra på handtaget till handgeneratorn under 60 sekunder. Låt dem läsa av och registrera resultatet med 10 sekunders intervall och låt dem sedan markera resultaten i samma koordinatsystem där de förde in sina hypoteser.

Låt sedan eleverna ta reda på hur långt deras Joule Jeep kan gå med den lagrade energin, dvs. de joule som ackumulerats.

Resultaten kommer att variera. Eleverna kommer att se att den sträcka som tillryggaläggs av Joule Jeep beror på den lagrade energimängden.

Tips
Nollställ energimätaren före varje undersökning.

Låt eleverna reflektera över sina undersökningar genom att ställa frågor som:
• Varför formulerade du dina hypoteser så här?
• Kan du förklara resultaten?
• Ser du någon trend eller ett mönster i resultaten?

För en given tidsperiod är antalet ackumulerade joule proportionellt mot hur snabbt handtaget snurras.
• Hur säkerställde du att dina resultat var vetenskapligt korrekta?

Eleverna måste genomföra undersökningen flera gånger för att säkerställa att resultaten är konsekventa. Det är viktigt att Joule Jeep alltid startar från samma ställe och att den alltid rullar på samma underlag.

Visste du?
Ett mellanhjul ändrar rotationsriktningen, men påverkar inte den utgående hastigheten.

Gå vidare

25-30 Minuter

Växla upp
(Bygginstruktion 1A och 1B, till sidan 16 steg 1).

I denna uppgift ska eleverna undersöka hur mycket energi som den ombyggda handgeneratorn kan generera på 60 sekunder, och sedan undersöka hur långt deras Joule Jeep går med denna energi.

hand-generator-gearing-up

Låt först eleverna bygga om handgeneratorns kuggväxellåda. Låt dem sedan, baserat på sina kunskaper om kugghjul och kuggväxlar, markera i ett koordinatsystem hur många joule de gissar att man kan generera och ackumulera under 60 sekunder.

Eleverna får sedan undersöka hur många joule de verkligen kan generera och ackumulera genom att snurra på handtaget till handgeneratorn under 60 sekunder. Låt dem läsa av och registrera resultatet med 10 sekunders intervall och sedan markera resultaten i samma koordinatsystem där de förde in sina hypoteser.

Låt sedan eleverna ta reda på hur långt deras Joule Jeep kan gå med den lagrade energin, dvs. de joule som ackumulerats.

Resultaten kommer att variera, men man kommer att få en kraftig ökning av lagrad energi. Antalet ackumulerade joule ökar med cirka 60 %. Hur långt Joule Jeep kommer att gå beror på antalet ackumulerade joule.

Tips
Nollställ energimätaren före varje undersökning.

Vad påverkar?
Be eleverna identifiera och skriva ner minst tre olika faktorer och tydligt förklara hur dessa påverkar verkningsgraden (hur effektivt något är) för handgeneratorn och Joule Jeep.

Faktorerna kan inkludera vad som händer om man ändrar växellådans utväxling, handtagets längd, hur fort handtaget vrids, styrkan och uthålligheten hos den person som vrider handtaget och hur stabilt uppbyggd handgeneratorn är. Effektiviteten för Joule Jeep påverkas av dess vikt, växellådan, friktionen och vägbanan.

Visste du?
Enheten för energi som finns tillgänglig i mat är kalorier (cal). En kalori är ungefär 4,2 J.

Stöd för lärare

Naturorienterande ämnen
Lagra energi
Energianvändning
Energiomvandling
Identifiera energi
Undersöka och utvärdera olika faktorer
Naturvetenskapligt arbetssätt

Teknik
Förbättringar genom tekniska konstruktioner
Montera komponenter
Använda mekaniska principer – kugghjul
Design

Matematik
Rita diagram
Mäta
Avläsa mätvärden
Ta tid

  • 9686 Setet Enkla och motordrivna maskiner (ett set per elevpar rekommenderas)
  • 9688 Tilläggssetet Förnybar energi

Annat nödvändigt material

  • Millimeterpapper
  • Linjal eller måttband
  • Stoppur

Elevmaterial

Elevblad

Download to view and share the student worksheet.

LEGO, the LEGO logo, the Minifigure, DUPLO, the SPIKE logo, MINDSTORMS and the MINDSTORMS logo are trademarks and/or copyrights of the LEGO Group. ©2020 The LEGO Group. All rights reserved. Use of this site signifies your agreement to the terms of use.