Ellära och magnetism - Årskurs 8

Åska är ett elektriskt fenomen, men det är har forskarna inte känt till särskilt länge. Fast det är kanske inte så konstigt med tanke på att elektriciteten som helhet bara har varit känd i drygt 150 år. Idag bygger stora delar av vårt moderna sätt att leva på elektricitet. Men vi behöver hitta nya sätt att producera elektricitet på, sätt som inte förstör vår planet. Samtidigt måste vi skapa smartare maskiner som använder mindre el, men som gör samma eller större nytta. Magnetism har också en koppling till elektricitet. Upptäckten av sambandet mellan magnetism och elektricitet är bland de viktigaste upptäckter som gjorts. Upptäckten gjordes redan under 1800-talet och ganska snabbt skapades i Sverige en helt ny industri. De nya upptäckterna förändrade för alltid vårt sätt att leva. Elektricitet och elektromagnetism är alltså ett av framtidens viktigaste kunskapsområden.

Vad ska du lära dig?

Vår energiförsörjning

• Hur energin från solen flödar genom naturen och samhället samt hur den omvandlas mellan olika energiformer
• Att energi inte kan förstöras utan endast omvandlas mellan olika energiformer (energiprincipen)
• Vad som skiljer förnybara energikällor från icke förnybara energikällor
• Om olika sätt att producera energi samt deras för- och nackdelar för miljön samt vilka hållbara sätt det finns att producera energi i framtiden
• Hur vårt sätt att använda fossila bränslen påverkar jordens klimat
• Hur kärnkraft kan spela en viktig roll för att hindra den ökande växthuseffekten men även vilka risker det medför
• Hur vi i den rika delen av världen använder allt mer energi och hur vår livsstil påverkar jordens klimat
• Att vi måste förändra vårt sätt att leva för att minska ökningen av växthuseffekten och vilka politiska mål som finns för att vi gemensamt ska klara av det
• Samtala om och argumentera för hur vi ska nå en hållbar energiförsörjning

Elektricitet

• Hur upptäckandet av elektriska laddningar lett till dagens kunskap om spänning, ström och resistans
• Hur man ritar och kopplar elektriska kretsar och hur de används i vardagliga sammanhang
• Hur man hanterar elektricitet på ett säkert sätt och hur man kan undvika olyckor
• Hur elektrisk energi kan omvandlas till andra energiformer
• Hur historiska och nutida upptäckter inom elektricitet påverkat samhället, miljön och människans levnadsvillkor

Elektricitet och magnetism

• Skillnaden mellan spänning, ström och resistans
• Att det finns ett samband mellan spänning, ström och resistans i elektriska kretsar samt hur den används i vardagliga sammanhang
• Vad ledare och isolatorer är och hur framtidens elektriska ledare ser ut
• Hur magnetism upptäcktes och hur nya kunskaper idag har gett oss tekniska lösningar
• Skillnaden mellan en vanlig och en elektromagnet
• Hur sambandet mellan elektricitet och magnetism upptäcktes och hur det utnyttjas i vardaglig elektrisk utrustning idag, till exempel elvispen och transformatorn
• Hur elektromagneter kan användas för att skapa rörelse i en elmotor eller för att skapa elektrisk energi i en generator
• Samtala om, förstå och argumentera för olika hälsoaspekter kring strålning från till exempel högspänningsledningar och mobiltelefoner
• Hur upptäckten av sambandet mellan elektricitet och magnetism har revolutionerat den tekniska utvecklingen i samhället och därmed förändrat människans levnadsvillkor
• Hur forskningen i Sverige är på väg att revolutionera eldistributionen i världen

Energi och effekt

• Hur enkla maskiner som hävstänger, lutande plan, spett, block och taljor fungerar samt hur de historiskt har använts för att bygga hus
• Vad som menas som arbete i fysikalisk mening
• Mekanikens gyllene regel
• Att energi är lagrat arbete
• Skillnaden mellan mekanisk och elektrisk effekt samt på hur man räknar på det i vardagliga sammanhang
• Hur elanvändningen har ökat i samhället och hur det påverkar miljön
• Hur vi kan minska vår elanvändning för att spara pengar och bidra till en hållbar utveckling
• Samtala och argumentera om grön el samt elbörsens påverkan på miljön

Följande kapitel ur läroboken Spektrum fysik kommer användas:

Kapitel 2 - Elektricitet (40-73)

Kapitel 8 - Elektricitet och magnetism (219-249)

Kapitel 9 - Energi och effekt (250-267)

Kapitel 11 - Vår energiförsörjning (302-325)

Läroplanskopplingar

Läroplan

• kan använda kunskaper från de naturvetenskapliga, tekniska, samhällsvetenskapliga, humanistiska och estetiska kunskapsområdena för vidare studier, i samhällsliv och vardagsliv,
• kan lösa problem och omsätta idéer i handling på ett kreativt och ansvarsfullt sätt,
• kan lära, utforska och arbeta både självständigt och tillsammans med andra och känna tillit till sin egen förmåga,
• har fått kunskaper om förutsättningarna för en god miljö och en hållbar utveckling,
• har fått kunskaper om och förståelse för den egna livsstilens betydelse för hälsan, miljön och samhället,
• kan använda såväl digitala som andra verktyg och medier för kunskapssökande, informationsbearbetning, problemlösning, skapande, kommunikation och lärande,

Syfte

• använda kunskaper i fysik för att granska information, kommunicera och ta ställning i frågor som rör energi, teknik, miljö och samhälle,
• genomföra systematiska undersökningar i fysik, och
• använda fysikens begrepp, modeller och teorier för att beskriva och förklara fysikaliska samband i naturen och samhället.

Centralt innehåll

• Energins flöde från solen genom naturen och samhället. Några sätt att lagra energi. Olika energislags energikvalitet samt deras för- och nackdelar för miljön.
• Elproduktion, eldistribution och elanvändning i samhället.
• Försörjning och användning av energi historiskt och i nutid samt tänkbara möjligheter och begränsningar i framtiden.
• Fysikaliska modeller för att beskriva och förklara jordens strålningsbalans, växthuseffekten och klimatförändringar.
• Fysikaliska modeller för att beskriva och förklara uppkomsten av partikelstrålning och elektromagnetisk strålning samt strålningens påverkan på levande organismer. Hur olika typer av strålning kan användas i modern teknik, till exempel inom sjukvård och informationsteknik.
• Aktuella samhällsfrågor som rör fysik.
• Krafter, rörelser och rörelseförändringar i vardagliga situationer och hur kunskaper om detta kan användas, till exempel i frågor om trafiksäkerhet.
• Hävarmar och utväxling i verktyg och redskap, till exempel i saxar, spett, block och taljor.
• Sambanden mellan spänning, ström, resistans och effekt i elektriska kretsar och hur de används i vardagliga sammanhang.
• Sambandet mellan elektricitet och magnetism och hur detta kan utnyttjas i vardaglig elektrisk utrustning.
• Historiska och nutida upptäckter inom fysikområdet och hur de har formats av och format världsbilder. Upptäckternas betydelse för teknik, miljö, samhälle och människors levnadsvillkor.
• Systematiska undersökningar och hur simuleringar kan användas som stöd vid modellering. Formulering av enkla frågeställningar, planering, utförande och utvärdering.
• Mätningar och mätinstrument och hur de kan kombineras för att mäta storheter, till exempel fart, tryck och effekt. Elektriska sensorer för mätning och registrering av egenskaper hos omgivningen.
• Dokumentation av undersökningar med tabeller, diagram, bilder och skriftliga rapporter, såväl med som utan digitala verktyg.
• Källkritisk granskning av information och argument som eleven möter i olika källor och samhällsdiskussioner med koppling till fysik, såväl i digitala som i andra medier.

Kriterier

• Eleven kan samtala om och diskutera frågor som rör energi, teknik, miljö och samhälle och skiljer då fakta från värderingar och formulerar ställningstaganden med enkla motiveringar samt beskriver några tänkbara konsekvenser.
• I diskussionerna ställer eleven frågor och framför och bemöter åsikter och argument på ett sätt som till viss del för diskussionerna framåt.
• Eleven kan söka naturvetenskaplig information och använder då olika källor och för enkla och till viss del underbyggda resonemang om informationens och källornas trovärdighet och relevans.
• Eleven kan använda informationen på ett i huvudsak fungerande sätt i diskussioner och för att skapa enkla texter och andra framställningar med viss anpassning till syfte och målgrupp.
• Eleven kan genomföra undersökningar utifrån givna planeringar och även bidra till att formulera enkla frågeställningar och planeringar som det går att arbeta systematiskt utifrån.
• I undersökningarna använder eleven utrustning på ett säkert och i huvudsak fungerande sätt.
• Eleven kan jämföra resultaten med frågeställningarna och drar då enkla slutsatser med viss koppling till fysikaliska modeller och teorier.
• Eleven för enkla resonemang kring resultatens rimlighet och bidrar till att ge förslag på hur undersökningarna kan förbättras.
• Dessutom gör eleven enkla dokumentationer av undersökningarna med tabeller, diagram, bilder och skriftliga rapporter.
• Eleven har grundläggande kunskaper om energi, materia, universums uppbyggnad och utveckling och andra fysikaliska sammanhang och visar det genom att ge exempel och beskriva dessa med viss användning av fysikens begrepp, modeller och teorier.
• Eleven kan föra enkla och till viss del underbyggda resonemang där företeelser i vardagslivet och samhället kopplas ihop med krafter, rörelser, hävarmar, ljus, ljud och elektricitet och visar då på enkelt identifierbara fysikaliska samband.
• Eleven använder fysikaliska modeller på ett i huvudsak fungerande sätt för att beskriva och ge exempel på partiklar och strålning.
• Dessutom för eleven enkla och till viss del underbyggda resonemang kring hur människa och teknik påverkar miljön och visar på några åtgärder som kan bidra till en hållbar utveckling.
• Eleven kan ge exempel på och beskriva några centrala naturvetenskapliga upptäckter och deras betydelse för människors levnadsvillkor.
• Eleven kan samtala om och diskutera frågor som rör energi, teknik, miljö och samhälle och skiljer då fakta från värderingar och formulerar ställningstaganden med utvecklade motiveringar samt beskriver några tänkbara konsekvenser.
• I diskussionerna ställer eleven frågor och framför och bemöter åsikter och argument på ett sätt som för diskussionerna framåt.
• Eleven kan söka naturvetenskaplig information och använder då olika källor och för utvecklade och relativt väl underbyggda resonemang om informationens och källornas trovärdighet och relevans.
• Eleven kan använda informationen på ett fungerande sätt i diskussioner och för att skapa utvecklade texter och andra framställningar med relativt god anpassning till syfte och målgrupp.
• Eleven kan genomföra undersökningar utifrån givna planeringar och även formulera enkla frågeställningar och planeringar som det efter någon bearbetning går att arbeta systematiskt utifrån.
• I undersökningarna använder eleven utrustning på ett säkert och ändamålsenligt sätt.
• Eleven kan jämföra resultaten med frågeställningarna och drar då utvecklade slutsatser med relativt god koppling till fysikaliska modeller och teorier.
• Eleven för utvecklade resonemang kring resultatens rimlighet och ger förslag på hur undersökningarna kan förbättras.
• Dessutom gör eleven utvecklade dokumentationer av undersökningarna med tabeller, diagram, bilder och skriftliga rapporter.
• Eleven har goda kunskaper om energi, materia, universums uppbyggnad och utveckling och andra fysikaliska sammanhang och visar det genom att förklara och visa på samband inom dessa med relativt god användning av fysikens begrepp, modeller och teorier.
• Eleven kan föra utvecklade och relativt väl underbyggda resonemang där företeelser i vardagslivet och samhället kopplas ihop med krafter, rörelser, hävarmar, ljus, ljud och elektricitet och visar då på förhållandevis komplexa fysikaliska samband.
• Eleven använder fysikaliska modeller på ett relativt väl fungerande sätt för att förklara och visa på samband kring partiklar och strålning.
• Dessutom för eleven utvecklade och relativt väl underbyggda resonemang kring hur människans användning av energi och naturresurser påverkar miljön och visar på fördelar och begränsningar hos några åtgärder som kan bidra till en hållbar utveckling.
• Eleven kan förklara och visa på samband mellan några centrala naturvetenskapliga upptäckter och deras betydelse för människors levnadsvillkor.
• Eleven kan samtala om och diskutera frågor som rör energi, teknik, miljö och samhälle och skiljer då fakta från värderingar och formulerar ställningstaganden med välutvecklade motiveringar samt beskriver några tänkbara konsekvenser.
• I diskussionerna ställer eleven frågor och framför och bemöter åsikter och argument på ett sätt som för diskussionerna framåt och fördjupar eller breddar dem.
• Eleven kan söka naturvetenskaplig information och använder då olika källor och för välutvecklade och väl underbyggda resonemang om informationens och källornas trovärdighet och relevans.
• Eleven kan använda informationen på ett väl fungerande sätt i diskussioner och för att skapa välutvecklade texter och andra framställningar med god anpassning till syfte och målgrupp.
• Eleven kan genomföra undersökningar utifrån givna planeringar och även formulera enkla frågeställningar och planeringar som det går att arbeta systematiskt utifrån.
• I undersökningarna använder eleven utrustning på ett säkert, ändamålsenligt och effektivt sätt.
• Eleven kan jämföra resultaten med frågeställningarna och drar då välutvecklade slutsatser med god koppling till fysikaliska modeller och teorier.
• Eleven för välutvecklade resonemang kring resultatens rimlighet i relation till möjliga felkällor och ger förslag på hur undersökningarna kan förbättras och visar på nya tänkbara frågeställningar att undersöka.
• Dessutom gör eleven välutvecklade dokumentationer av undersökningarna med tabeller, diagram, bilder och skriftliga rapporter.
• Eleven har mycket goda kunskaper om energi, materia, universums uppbyggnad och utveckling och andra fysikaliska sammanhang och visar det genom att förklara och visa på samband inom dessa och något generellt drag med god användning av fysikens begrepp, modeller och teorier.
• Eleven kan föra välutvecklade och väl underbyggda resonemang där företeelser i vardagslivet och samhället kopplas ihop med krafter, rörelser, hävarmar, ljus, ljud och elektricitet och visar då på komplexa fysikaliska samband.
• Eleven använder fysikaliska modeller på ett väl fungerande sätt för att förklara och generalisera kring partiklar och strålning.
• Dessutom för eleven välutvecklade och väl underbyggda resonemang kring hur människa och teknik påverkar miljön och visar ur olika perspektiv på fördelar och begränsningar hos några åtgärder som kan bidra till en hållbar utveckling.
• Eleven kan förklara och generalisera kring några centrala naturvetenskapliga upptäckter och deras betydelse för människors levnadsvillkor.