Lesdoelen
- De leerling kan het verschil tussen een maak-contact en een verbreek-contact uitleggen en herkennen bij een drukknop, schuifschakelaar en tuimelschakelaar. LPD 3
- De leerling kan de werking van een microswitch demonstreren en een voorbeeld geven van waar hij in het dagelijks leven wordt gebruikt. LPD 25
- De leerling kan een fruitbatterij bouwen met een koper- en een zinkelektrode en de spanning ervan meten met de multimeter. LPD 2
- De leerling kan cellen in serie schakelen tot de spanning volstaat om een LED te doen oplichten en kan uitleggen waarom dat werkt. LPD 3
- De leerling kan een eigen onderzoeksvraag formuleren, gestructureerd meten en de resultaten in een meetverslag met tabel en conclusie verwerken. LPD 25
Lesverloop (5 lesuren)
| Blok | Duur | Fase | Wat gebeurt er |
|---|---|---|---|
| 1 | 10 min | Instap | De microswitch gaat rond: iedereen voelt en hoort het klikje. Vraag: waar zit zoiets al in je leven? (magnetrondeur, klepje van een laptop...) "Dit klikje wordt in maart de score-sensor van je flipperkast." |
| 1 | 25 min | Instructie | Vier schakelaartypes op het bord: drukknop (maak-contact én verbreek-contact bestaan!), schuifschakelaar, tuimelschakelaar, microswitch. Symbolen en het verschil sluiten-bij-drukken vs. sluiten-bij-loslaten. |
| 1 | 15 min | Begeleid | Elk type zelf uittesten op een klaargezet testbordje (batterij + lampje): drukken, schuiven, kantelen. Noteer per type: maak- of verbreek-contact? |
| 2 | 50 min | Zelfstandig | Fruitbatterij-lab, stap 1: een citroen of aardappel doorprikken met een koper- en een zinkstrip, krokodillenklemmen erop, spanning van één cel meten (verwacht: ±0,9 V). |
| 3 | 50 min | Zelfstandig | Stap 2: cellen in serie zetten — 2, dan 3, dan 4 — en telkens de LED proberen. Bij hoeveel cellen gaat hij écht branden? Spanning na elke toevoeging noteren. |
| 4 | 50 min | Zelfstandig | Stap 3: kies een onderzoeksvraag (welk fruit geeft de hoogste spanning? verandert de spanning na 10 minuten?) en voer de meting gestructureerd uit. Meetverslag met tabel invullen. |
| 5 | 35 min | Verdieping | Wie klaar is: extra fruit/groente testen (aardappel gekookt vs. rauw, appel, ui...) of serie vs. parallel vergelijken — mooie opstap naar de Bio-Ingenieur side quest. Wie vastzit: hulp aan de leerkrachttafel. |
| 5 | 15 min | Afsluiting | Logboek: foto van de opstelling + ingevulde tabel + conclusie. Opruimen — elektroden goed afspoelen en drogen! XP-moment. |
Instructie: schakelaars en de fruitbatterij
1 · Maak-contact of verbreek-contact?
Een schakelaar doet één ding: de kring openen of sluiten. Maar niet elke schakelaar doet dat op dezelfde manier.
- Maak-contact (normaal open): de kring is standaard onderbroken; drukken/schuiven/kantelen sluit hem. Zo werkt de meeste drukknoppen en de bel aan je voordeur.
- Verbreek-contact (normaal gesloten): de kring is standaard gesloten; drukken onderbreekt hem. Zeldzamer, maar bijvoorbeeld een noodstopknop werkt vaak zo — juist omdat "iets loslaten" betrouwbaarder stopt dan "iets indrukken".
- Microswitch: een klein hendeltje met een duidelijk klikje, vaak met een maak-contact. In maart bouw je hem in bij de uitvalgoot van je flipperkast: elke bal die passeert, klikt de switch even in — en dat klikje wordt een punt.
2 · De fruitbatterij: chemie wordt spanning
Steek een koperstrip (Cu) en een zinkstrip (Zn) in een citroen zonder dat ze elkaar raken. Het zuur van de citroen laat een chemische reactie op gang komen: het zink geeft elektronen af, het koper neemt ze op. Meet je tussen beide strips, dan zie je een spanning van ongeveer 0,9 V per cel.
Eén cel is te weinig om een LED (die ±1,8-2 V nodig heeft) te doen branden — en door de hoge inwendige weerstand van fruit heb je in de praktijk vaak méér dan de rekensom belooft. Zet daarom 3 tot 4 cellen in serie: het min-elektrode (Zn) van de ene citroen verbind je met het plus-elektrode (Cu) van de volgende.
3 × 0,9 V ≈ 2,7 V en 4 × 0,9 V ≈ 3,6 V — beide ruim genoeg om een rode LED zwak te laten gloeien. Zonder weerstand: dat mag hier, want de fruitbatterij zelf levert al zo weinig stroom.
Twee onderzoeksvragen om uit te kiezen
Welk fruit/welke groente geeft de hoogste spanning? Test minstens 3 soorten met identieke
elektroden en dezelfde afstand ertussen. Wat gebeurt er na 10 minuten? Meet één cel meteen en
opnieuw na 10 minuten — blijft de spanning gelijk, stijgt of daalt ze? Verklaar wat je ziet.
Opdrachten
Kernopdracht (iedereen)
- Test de vier schakelaartypes: welke zijn maak-, welke verbreek-contact?
- Bouw één cel (citroen/aardappel + Cu + Zn) en meet de spanning.
- Zet cellen in serie tot een LED oplicht — noteer bij hoeveel cellen dat lukt.
- Kies één onderzoeksvraag en voer de meting gestructureerd uit.
- Vul het meetverslag in: tabel, grafiekje (optioneel) en conclusie.
- Ruim netjes op (elektroden afspoelen!) en zet foto + verslag in het logboek.
Basis-pad
Werk met het ingevulde stappenplan naast de opstelling. Eén onderzoeksvraag volstaat, met een voorbereide tabel om in te vullen. De schakelaartest mag in duo.
Uitbreidingen
- Serie vs. parallel: zet 2 cellen ook eens parallel — wat verandert er, wat blijft gelijk?
- Meer soorten fruit: minstens 4 soorten vergelijken met grafiek — dit is de Bio-Ingenieur side quest.
- Batterij-array: genoeg cellen bouwen om twéé LED's tegelijk te doen branden.
Materiaal deze week
- Citroenen/aardappelen (ruim voorraad + reserve voor uitbreidingen)
- Koper- en zinkstrips of -staafjes, per duo minstens 4 van elk
- Krokodillenklemdraden en multimeters
- Testbordjes met drukknop, schuif-, tuimelschakelaar en microswitch + batterij/lampje
- Rode LED's per duo voor de "gaat hij branden?"-test
- Meetverslag-sjabloon (tabel + conclusievragen) uitgeprint of gedeeld
Leerkracht-hoek
- Verwachte struikelblokken: Cu- en Zn-strips die elkaar raken in de citroen (kortsluiting, geen meetbare spanning); elektroden te dicht bij elkaar (lage spanning); serie-schakeling verkeerd verbonden (plus aan plus in plaats van min aan plus). Laat leerlingen bij "het werkt niet" éérst de verbindingen volgen met de vinger.
- Timing: koop de citroenen enkele dagen op voorhand en bewaar ze niet te koud — te vers fruit meet soms verrassend anders dan fruit dat al een paar dagen ligt (mooi voor de "na 10 minuten"-vraag trouwens).
- Differentiatie: de Bio-Ingenieur-quest (extra fruit vergelijken) is ideaal voor wie snel klaar is; het basis-pad met voorbereide tabel houdt zwakkere rekenaars/schrijvers mee aan boord.
- Vooruitblik: volgende week (6) start het echte programmeren met de Arduino — zorg dat mBlock en de USB-drivers op alle klas-pc's al geïnstalleerd en getest zijn vóór de les begint.
Side quests die hier mooi bij passen
Bio-Ingenieur (verdieping fruitbatterij: minstens 4 soorten
vergelijken met grafiek) · Stoffen-Speurder (welke van 10 materialen
geleiden, en waarom?) · Helper (schakelaar-buddy voor een klasgenoot).