Електризація мильних бульбашок. Клітка Фарадея

Приклад розробки STEM-уроку для школи (4–9 класи) на тему:
«Електризація мильних бульбашок. Клітка Фарадея»
(експерименти, які можна провести вдома або в класі).

🧪 ТЕМА:

Електризація мильних бульбашок. Клітка Фарадея (експерименти вдома)

🎯 МЕТА УРОКУ:

Пояснити явище електризації тіл.
Ознайомити учнів із принципом дії клітки Фарадея.
Дослідити, як мильна бульбашка може ілюструвати електростатичний захист.
Розвинути навички наукового мислення, спостереження, експериментування та аналізу.

🔧 ОБЛАДНАННЯ ТА МАТЕРІАЛИ:

Мильний розчин (вода + рідина для миття посуду + трохи гліцерину).
Соломинка або піпетка.
Електронізатор (наелектризована пластикова ручка, гребінець, кулька).
Відео: «Клітка Фарадея з мильних бульбашок»
Камера/телефон для зйомки експерименту.

🧭 ХІД УРОКУ

1. Мотивація (5 хв)

Показати коротке відео:
👉 «Клітка Фарадея з мильних бульбашок»
Питання для обговорення:

Що відбувається, коли до мильної бульбашки підносимо наелектризоване тіло?
Якщо надути одну велику бульбашку на столі, а іншу всередині цієї великої бульбашки та піднести наелектризований предмет, що спостерігаємо?
Як це пов’язано з кліткою Фарадея?

2. Міні-лекція: Теорія (10 хв)

Електризація тіл — це процес набуття тілом електричного заряду (позитивного або негативного).
Клітка Фарадея — це замкнута провідна оболонка, що захищає внутрішній простір від зовнішніх електричних полів.
У металі електрони вільно рухаються, тому зовнішнє поле викликає перерозподіл зарядів, який нейтралізує поле всередині.
Мильна бульбашка має тонку плівку провідної рідини — і може поводитися подібно до провідника.

3. Практична частина: Дослід “Бульбашкова клітка Фарадея” (15–20 хв)

🧫 Експеримент 1. Електризація

Зробіть мильний розчин.
Надійміть кілька бульбашок.
Потріть пластикову ручку або гребінець об волосся — він зарядиться.
Піднесіть заряджений предмет до бульбашки.
🔍 Спостереження: бульбашка притягується або відштовхується.

🧫 Експеримент 2. “Дві бульбашки — клітка Фарадея”

Зробіть одну велику бульбашку на столі (на пластиковій або скляній поверхні).
Усередину акуратно «вдуйте» меншу бульбашку через трубочку.
Зарядіть гребінець і піднесіть до зовнішньої бульбашки.
🔍 Спостереження: внутрішня бульбашка не реагує на електризацію — вона захищена зовнішньою оболонкою!

🧠 Висновок:
Зовнішня бульбашка діє як клітка Фарадея — екранує внутрішній простір від електростатичних полів.

4. STEM-компоненти

TEM-компоненти для 8 класу

Тема: Електризація мильних бульбашок. Клітка Фарадея

Компонент	Зміст діяльності	Очікувані результати навчання
S — Science (Наука)	Учні досліджують явище електризації тіл і принцип електростатичного екранування. Спостерігають, як дві мильні бульбашки — зовнішня і внутрішня — демонструють дію клітки Фарадея.	Розуміють, що заряд накопичується на поверхні провідника і не впливає на внутрішній простір; пояснюють, чому внутрішня бульбашка не реагує на заряджене тіло.
T — Technology (Технології)	Використовують відеоексперимент (YouTube або власний запис) для спостереження за явищем. Знімають власне відео експерименту зі сповільненням.	Використовують цифрові технології для фіксації, аналізу й пояснення фізичних процесів.
E — Engineering (Інженерія)	Підбирають оптимальні умови для створення стійких мильних бульбашок: склад розчину, вологість, поверхня. Експериментують, щоб утворити бульбашку всередині бульбашки.	Формують навички експериментального проєктування: добирають матеріали, спостерігають результат, роблять висновки про умови успіху.
M — Mathematics (Математика)	Визначають радіуси та співвідношення розмірів внутрішньої та зовнішньої бульбашок. Пояснюють симетричний розподіл заряду на сфері.	Застосовують математичні поняття (радіус, пропорції, площа сфери) до опису експерименту; розуміють взаємозв’язок між геометрією й фізикою.

STEM-компоненти (4 клас)

Компонент Що робимо на уроці Чому навчаємося
S — Science (Наука) Учні спостерігають, як мильні бульбашки реагують на заряджений гребінець чи ручку, дізнаються, що деякі тіла можуть притягуватися або відштовхуватися після натирання. Разом з учителем роблять висновок, що зовнішня бульбашка захищає внутрішню від електричного впливу. Розуміють, що існує електричний заряд; дізнаються, що електризація — це передача заряду; знайомляться з поняттям захисту від електрики.
T — Technology (Технології) Переглядають відеоексперимент, фотографують або знімають власну спробу створити дві бульбашки одну в одній. Використовують планшет або телефон для спостереження. Навчаються використовувати техніку для навчання: переглядати відео, фіксувати результати експериментів, ділитися ними з іншими.
E — Engineering (Інженерія) Учні самостійно готують мильний розчин, пробують створити стійкі бульбашки, дізнаються, від чого залежить їхня міцність (кількість мила, гліцерину, поверхня). Розвивають дослідницькі та експериментальні навички: пробують, помиляються, удосконалюють, пояснюють, чому саме так працює.
M — Mathematics (Математика) Вимірюють радіуси бульбашок (на око чи за допомогою лінійки), порівнюють їх за розміром: більша — менша, удвічі більша тощо. Малюють схему двох бульбашок і позначають внутрішню й зовнішню. Удосконалюють уміння порівнювати, вимірювати, малювати форми, застосовують математику для опису побаченого у досліді.

Компонент	Що робимо на уроці	Чому навчаємося
S — Science (Наука)	Учні спостерігають, як мильні бульбашки реагують на заряджений гребінець чи ручку, дізнаються, що деякі тіла можуть притягуватися або відштовхуватися після натирання. Разом з учителем роблять висновок, що зовнішня бульбашка захищає внутрішню від електричного впливу.	Розуміють, що існує електричний заряд; дізнаються, що електризація — це передача заряду; знайомляться з поняттям захисту від електрики.
T — Technology (Технології)	Переглядають відеоексперимент, фотографують або знімають власну спробу створити дві бульбашки одну в одній. Використовують планшет або телефон для спостереження.	Навчаються використовувати техніку для навчання: переглядати відео, фіксувати результати експериментів, ділитися ними з іншими.
E — Engineering (Інженерія)	Учні самостійно готують мильний розчин, пробують створити стійкі бульбашки, дізнаються, від чого залежить їхня міцність (кількість мила, гліцерину, поверхня).	Розвивають дослідницькі та експериментальні навички: пробують, помиляються, удосконалюють, пояснюють, чому саме так працює.
M — Mathematics (Математика)	Вимірюють радіуси бульбашок (на око чи за допомогою лінійки), порівнюють їх за розміром: більша — менша, удвічі більша тощо. Малюють схему двох бульбашок і позначають внутрішню й зовнішню.	Удосконалюють уміння порівнювати, вимірювати, малювати форми, застосовують математику для опису побаченого у досліді.

5. Обговорення та рефлексія (10 хв)

Чому внутрішня бульбашка не зазнала впливу?
Де ми зустрічаємо клітку Фарадея в житті? (автомобілі, літаки, мікрохвильові печі)
Як можна вдосконалити експеримент?