Site icon STEM Education

Ο “Πόλεμος” των Ρευμάτων: Έντισον vs Τέσλα

Ένα βιωματικό ταξίδι από τον στατικό στον δυναμικό ηλεκτρισμό και τον ηλεκτρομαγνητισμό

Μερικές χιλιάδες χρόνια πριν, ένα μικρό παιδί, βρίσκει παίζοντας μια κιτρινωπή πέτρα. Εντυπωσιάζεται τόσο πολύ από το χρώμα και την γυαλάδα της, που τρέχει να την δείξει σε όλους. Για να αναδείξει καλύτερα το χρώμα της πέτρας το παιδί τρίβει την πέτρα στο ρούχο που φορούσε και την τοποθετεί πάνω σ’ έναν βράχο για να την δούν όλοι. Όταν όμως την πλησιάζει προς τον βράχο, ότι κόκκος σκόνης υπήρχε, κόλλησε πάνω της. Η πρώτη επαφή με τον στατικό ηλεκτρισμό ήταν γεγονός. Η πέτρα…..ήταν κεχριμπάρι, γνωστό πια σε μας για τις ηλεκτροστατικές που ιδιότητες. 

Πώς όμως δημιουργείται αυτό το άγνωστο, αόρατο φαινόμενο του στατικού ηλεκτρισμού; Είναι όντως κάτι αόρατο ή μπορούμε να το δούμε με κάποιον τρόπο; 

Μήπως μπορούμε να το κλείσουμε μέσα σε μια γυάλα ή σε ένα δοχείο και να το χρησιμοποιήσουμε όποτε αποφασίσουμε εμείς; Περιέχει κάποια μορφή ενέργειας ή είναι το ίδιο ενέργεια; Μπορεί να μετατραπεί σε άλλη μορφή ενέργειας; 

Απαντήσεις σ’ αυτά τα ερωτήματα δόθηκαν από τους μεταγενέστερους επιστήμονες, μετά από πολύχρονα και επίπονα πειράματα. Φτάνουμε λοιπόν στην εποχή του Έντισον ο οποίος καταφέρνει όχι μόνο να αποθηκεύσει αυτή την ενέργεια αλλά να την μετατρέψει σε φωτεινή. Στις 21 Οκτωβρίου του 1879 ο λαμπτήρας του Έντισον λειτουργεί για 13,5 ολόκληρες ώρες. Την παραμονή της Πρωτοχρονιάς του ίδιου έτους η Christie Street φωτοβολείται με λαμπτήρες για ολόκληρο το βράδυ. Το θαύμα είχε γίνει.

Όμως το μεγάλο στοίχημα τώρα ήταν άλλο: θα μπορούσε αυτός ‘ο ηλεκτρισμός’ να μεταφερθεί ακόμη πιο μακριά; Θα μπορούσε να φωτίσει ολόκληρη την Αμερική; Ο δυναμικός, όπως λέγεται, ηλεκτρισμός είναι ικανός να ταξιδέψει όσο μακριά θέλουμε; 

Ένας βοηθός του Έντισον, ο Νικολά Τέσλα, θεωρεί ότι ο Έντισον κάνει λάθος. Πρέπει να δημιουργηθεί μια διαφορετική κατάσταση ηλεκτρισμού, η οποία δεν θα έχει απώλειες κατά την μεταφορά της σε μακρινές αποστάσεις. Ο πόλεμος των ρευμάτων μόλις είχε αρχίσει. Για πολλά χρόνια οι δύο επιστήμονες ‘μαλώνουν’ για το ποιος θα δώσει την πιο σωστή λύση. Τελικά το ηλεκτρικό ρεύμα του Τέσλα γνωστό πλέον σε όλους μας σαν εναλλασσόμενο ρεύμα, επικρατεί σε σχέση με το συνεχές ρεύμα. Ο Νικολά Τέσλα πεθαίνει μόνος του 7 Ιανουαρίου 1943 σε ένα δωμάτιο ξενοδοχείου. 

Το συναρπαστικό ταξίδι του ηλεκτρισμού ξεδιπλώνεται μέσα από βιωματικά εργαστήρια, ακολουθώντας την πορεία από την πρώτη επαφή με τον στατικό μέχρι την σύγχρονη μεταφορά του ηλεκτρικού ρεύματος σε εκατοντάδες χιλιόμετρα μακριά υπέργεια, υπόγεια ακόμη και υποθαλάσσια. 

 

Το πρόγραμμα «Εργαστήρια Δεξιοτήτων _ Ηλεκτρισμός» , αποτελείται από 9 δραστηριότητες των 45 λεπτών η κάθε μία.  Σε μια επέκταση των βιωματικών εργαστηρίων, εισάγεται η μέτρηση με μικροελεγκτή microbit, ώστε τα παιδιά να έρθουν σε μια πρώτη επαφή με την ακρίβεια της μέτρησης που χρειάζονται τα σύγχρονα πειράματα.

Στόχος του προγράμματος

  • Κατανόηση των βασικών αρχών: Οι μαθητές θα πρέπει να κατανοήσουν τις βασικές αρχές που διέπουν τον στατικό ηλεκτρισμό, τον δυναμικό ηλεκτρισμό και τον ηλεκτρομαγνητισμό. Αυτό περιλαμβάνει την κατανόηση των νόμων τους και των αλληλεπιδράσεων μεταξύ ηλεκτρικών φορτίων.
  • Κατανόηση των σύγχρονων  εφαρμογών του ηλεκτρισμού: Οι μαθητές θα αποκτήσουν την ικανότητα να εντοπίζουν την εφαρμογή των βασικών ιδιοτήτων του στατικού και του δυναμικού ηλεκτρισμού στην καθημερινή ζωή, την τεχνολογία και την επιστήμη. 
  • Απόκτηση δεξιοτήτων στην χρήση ψηφιακών εργαλείων: Οι μαθητές μαθαίνουν να διεξάγουν ψηφιακές μετρήσεις φυσικών μεγεθών και να τις απεικονίζουν με την μορφή γραφικής παράστασης. Οι μαθητές μαθαίνουν να προγραμματίζουν επεξεργαστές για να δημιουργούν μετρητικά συστήματα 
  • Ερευνητικές δεξιότητες: Οι μαθητές θα πρέπει να αναπτύξουν δεξιότητες έρευνας σε σχέση με το εκάστοτε αντικείμενο. Αυτό περιλαμβάνει την ικανότητα να σχεδιάζουν και να διεξάγουν πειράματα, να συλλέγουν και να αναλύουν δεδομένα, και να βγάζουν συμπεράσματα με βάση τα αποτελέσματα.
  • Συνεργατική εργασία και επικοινωνία: Οι μαθητές θα πρέπει να μπορούν να εργάζονται σε ομάδες και να μπορούν να συνεργάζονται για το καλύτερο αποτέλεσμα στα πειράματα τους. 
  • Εμβάθυνση στις δύσκολες και αφηρημένες έννοιες: οι έννοιες του φορτίου, της ροής φορτίων, της αντίστασης, μεταξύ άλλων, ‘ζωντανεύουν’ μπροστά στα μάτια των μαθητών με παιγνιώδη τρόπο για την καλύτερη κατανόηση τους.

Ενότητες Προγράμματος:

  • Είδη Φορτίων – Στατικός Ηλεκτρισμός
  • Τρόποι Ηλέκτρισης ( από επαφή (τριβή), από απόσταση (επαγωγή))
  • Αποθήκευση φορτίων (πυκνωτές)
  • Πηγές φορτίων (μπαταρία)
  • Ροή φορτίων προς μια κατεύθυνση (δυναμικός ηλεκτρισμός – συνεχές ηλεκτρικό ρεύμα)
  • Ροή φορτίων προς δυο κατευθύνσεις εναλλάξ ( εναλλασσόμενο ηλεκτρικό ρεύμα)
  • Από τον Ηλεκτρισμό στο Μαγνητισμό 
  • Από τον Μαγνητισμό στον Ηλεκτρισμό (Θεωρία Ηλεκτρομαγνητισμού) 
  • Γεννήτριες εναλλασσόμενου Ρεύματος (Σύγχρονες Μηχανές)
Exit mobile version