Pedagogisk meritportfölj - Erik Elfgrenelfgren.net/Me/CV/incl/PedagogiskaMeriterErikE.pdf · Pedagogisk meritportfölj - Erik Elfgren

Pedagogisk meritportflj Erik Elfgren

Innehll1 Pedagogisk grundsyn 3

1.1 Studenter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.2 Min roll som lrare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.3 Tillgnglighet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.4 Examination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.5 Min egen inlrningsstil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.6 Egna erfarenheter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2 Pedagogisk metodik 42.1 Frelsningar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.2 Undervisningsmedia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

3 Kursutvrdering 53.1 Feedback . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

4 Resultat 54.1 Kursutvrderingar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54.2 Genomstrmning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64.3 Kursutveckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64.4 Programutveckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

5 Pedagogiska meriter vid Lule tekniska universitet (LTU) 7

Bilagor 8

A LTU:s pris fr frnmliga insatser till gagn fr utbildning 9

B Teknologkrens pris till rets bsta lrare 2013 10

C Adeliepriset till LTU:s bsta lrare 2009 12

D Rekommendationsbrev frn en av mina studenter 13

E Presentation av Canvas-integration vid universitetspedagogisk konferens vid LTU 15

F Kursintyg: Programdriven kursutveckling 21

G Presentation av Bonusuppgifter vid universitetspedagogisk konferens vid LTU 22

H Kursintyg: Hgskolepedagogik 36

I Kursintyg: Personal Leadership 37

J Kursintyg: Forskarutbildningsprocessen: Att handleda och handledas 38

K Kursintyg: Pedagogisk utbildning fr universitetets lrare 39

L Bedmargrupp fr LTU:s pedagogiska utvecklingsfond 40

M Studiehandledning Fysik 3 41

N Handledning fr laboration i radioaktivitet 46

O Handledning fr flktlaboration 62

1

Innehll Pedagogisk meritportflj Erik Elfgren (2/117)

P Repetitions-OH termodynamik 70

Q Mnsterlsning p tentamen 72

R Kurshjlpmedlet Motiveringar i Fysik 1 74

S Exempel p kursutvrdering 76

T Utvrdering av Bonusuppgifter 83

U Lista ver utbildningsuppdrag 2003-2016 (rknat i lh = 4 h) 85

http://www.ltu.se/staff/e/elf

1 Pedagogisk grundsyn Pedagogisk meritportflj Erik Elfgren (3/117)

1 Pedagogisk grundsyn

Jag lskar att undervisa!Det r ett privilegium att f flja studenter, se hur

de utvecklas, frstr, funderar och kommer med nyaider. Fr mig r den personliga kontakten med stu-denterna essentiell. Det finns inget roligare n att sehur det lyser av intresse och nyfikenhet i gonen pen student.Inlrning r en gemensam process mellan lrare

och studenter. Min uppgift r lika mycket att stimu-lera och entusiasmera som att lra ut. Jag tycker inteatt man kan sga att vare sig lraren, studenten ellermnet str i centrum, utan undervisning handlar omett samspel mellan dessa tre.

1.1 Studenter

Studenter r olika. De har olika inlrningsstt, oli-ka behov, olika frutsttningar, olika intressen, oli-ka dagsform och olika drmmar. En del lr sig bstgenom att lyssna, andra genom att skriva, se elleratt gra. Ngra tar till sig mnet bttre genom teo-ri, andra fredrar exempel. Vissa fredrar att teorinkommer fre exemplen, andra vill se en tillmpningfrst som sedan vcker deras nyfikenhet p teorin.Det finns studenter som r helt inriktade p vad somska hnda i arbetslivet, och de vars hndelsehorisontligger vid tentan, eller vid frelsningens slut.Jag tror att den enskilt viktigaste egenskapen fr

god inlrning r intresse. Intresset hnger i sin turihop med bland annat drmmar, ml, erfarenheterfrstelse och dagsform.Mnga studenter gr det som krvs av dem, varken

mer eller mindre. Om man kan utmana studenternaoch fnga deras intresse s kan de fortstta funde-ra utver det som krvs av dem. Detta gr att mnetblir roligt och spnnande vilket kan leda till en postivspiraleffekt. Men om en student r ointresserad kandet leda till att hen inte lyssnar och engagerar sig imnet, vilket gr att det blir svrare och svrare atthnga med. Drfr r det viktigt att fnga studenter-nas intresse redan frsta gngen man trffar dem ochsedan uppmuntra det intresset genom hela kursen.

1.2 Min roll som lrare

Min huvuduppgift som lrare r att intressera stu-denterna fr mnet och hjlpa dem frst det. Detbsta vore s klart att alla studenter skulle vara pas-sionerade fr mitt mne, men jag njer mig med attde r intresserade. Det knns speciellt viktigt att kun-na n de studenter som inte r intresserade till enbrjan, men mitt hjrta klappar ocks extra fr desom r intresserade, men har det kmpigt nd. De

som gillar mnet och r duktiga kan ofta stimulerasmed utmaningar, frgor och diskussioner vilket intetar speciellt mycket tid. Diskussioner med studenter(oavsett niv) kan ofta ge mig nya insikter i svlmnet som inlrningsprocessen.Som lrare har jag ocks ett ansvar fr hur jag pla-

nerar mina kurser med frelsningar, rknevningar,diskussioner och examination. Mitt ml r att n uttill s mnga studenter som mjligt.

1.3 Tillgnglighet

Under lsperioden tar jag mig tid att svara p allafrgor som studenterna har, vare sig de uppkommeri samband med en lektion, att de kommer frbi mittrum eller att de frgar via mail. Under tentaperiodenr jag mer restriktiv och brukar ha vissa frgetiderfr att inte bli versvmmad av studenter med frgor.Jag vill uppmuntra studenter att frga och funderakring mnet, det glder mig nr de visar att de verk-ligen vill lra sig. Ofta ger sdan hjlp ocks mjlig-het att coacha studenterna till viss del och anpassasvaren till studenternas frgor och funderingar. Jaglskar att coacha, men tyvrr hinner jag inte med al-la studenter som skulle behva det. I projektkurseroch vid examensarbeten brukar jag bestmma regel-bundna mten med studenterna fr att diskutera meddem, flja upp deras arbete och visa att jag bryr migom det och dem.

1.4 Examination

Examinationen styr studenterna i hg utstrckning.Dremot r styrningen enligt min erfarenhet inte allsproportionell mot belningen. ven en ringa belningp tentan (t.ex. 2 bonuspong fr inlmningsuppgif-ter p en tenta med maxpong 18) kan frm stu-denterna att studera lika mycket fr de tv pongensom infr sjlva tentan.Eftersom mnga studenter r fokuserade p exa-

minationen s r det viktigt att studenterna fr semnsterlsningar nr de studerar infr tentan. Jagbifogar ett exempel p en sdan mnsterlsning fren tenta i Fysik 3 (grundlggande relativitetsteori,krnfysik och rotationsmekanik), Bilaga Q, som jaghar gjort.Jag tror att det r lmpligt att variera examina-

tionsformerna, och jag har haft positiva erfarenheterav att jobba med bonuspong som studenterna fr ge-nom att lsa problem kontinuerligt under kursen. Nrdet gller kurser med mnga studenter r tentamenett praktiskt stt att utvrdera studenternas indivi-duella frmga. Fr kurser med frre studenter (och ihgre rskurser) kan man med frdel anvnda alter-nativa examinationsstt, t.ex. projektarbeten, quiz-


2 Pedagogisk metodik Pedagogisk meritportflj Erik Elfgren (4/117)

frgor och inlmningsuppgifter. Projektarbeten ochinlmningsuppgifter har jag anvnt i kurserna Ener-giteknisk huvudkurs, Industriella energiprocesser,Astrofysik och kosmologi samt Ickelinjr fysik.Jag brukar ofta relatera till tentan (och i samma

andetag ven till arbetslivet) under frelsningar ochrknevningar fr att understryka saker som r vik-tiga eller som jag vet att studenterna brukar ha pro-blem med.

1.5 Min egen inlrningsstil

Mitt eget stt att lra pverkar uppenbarligen mittstt att undervisa. Jag tillhr inte majoriteten; jagfredrar reflektion framfr demonstration, och teoriframfr praktik. Nr jag brjade undervisa var jaginte medveten om hur detta inverkade p min under-visning, vilket gjorde min undervisning ondigt teo-retisk. Detta har jag tgrdat sedan dess, men det rngot jag nd mste tnka p och jobba med.

1.6 Egna erfarenheter

Jag har mest undervisat vid Lule tekniska univer-sitet, men jag har ocks varit rknevningslrare itermodynamik vid Universit de Montral i Kanada.Jag har varit student och doktorand vid Lule tek-

niska universitet (totalt nio r) och student vid Uni-versit de Montral (totalt tre r). En av de bstalrare jag har haft var p McGill University i Mon-tral och det var frn honom jag lrde mig flera av detekniker som jag sjlv tillmpar i min undervisning,se nedan.

2 Pedagogisk metodik

Jag brukar inleda mina kurser med att bertta liteom mig sjlv, min bakgrund; att jag sjlv varit stu-dent vid LTU fr ett par r sedan, att jag varit ut-bytesstudent i Montral, att jag kommer frn Lulesamt lite om min forskning. Det skapar en person-lig atmosfr och ger studenterna en inblick i mitt liv.Jag hoppas ocks att jag drigenom kan vara en godfrebild.Det r viktigt att studenterna kan utvrdera si-

na resultat, oavsett om det handlar om en tenta, ettforskningsresultat eller en berkning i industrin. Dr-fr brukar jag ofta understryka detta i min undervis-ning. Det r ven betydelsefullt att de kan presenterasina resultat p ett begripligt stt, vilket r lika vik-tigt p tentan som i arbetslivet.Studenter brukar ofta ha svrt att se se stora dra-

gen, de ser inte skogen fr alla trden. Drfr bru-kar jag d och d frska frklara sammanhanget,

hur man ska tnka i allmnhet och hur man knnerigen olika typer av problem.Jag r sllan riktigt njd med min undervisning,

jag ser alltid frbttringsmjligheter och saker somborde g att framstlla tydligare. Samtidigt glderjag mig ver att studenterna trots allt verkar upp-skatta det jag gr.

2.1 Frelsningar

Frelsningarna inleder jag med en snabb repetitionav det vi gtt igenom i kursen hittills och en kortpresentation av dagens kursinnehll. Detta gr jagmed en repetitionsbild per frelsning, se Bilaga P.Repetitionen gr att studenterna kan stta in dagensfrelsning i sitt sammanhang och det tillter migatt trycka extra p sdant som r viktigt i kursen.Idn till detta tillvgagngsstt fick jag i den frstapedagogikkursen jag gick (Bilaga K).Fr att aktivera och engagera studenterna anvn-

der jag exempel, demonstrationer, liknelser, anekdo-ter och personliga erfarenheter som komplement tillteorin. I demonstrationerna engagerar jag studenter-na vilket skapar strre delaktighet, ven fr de sominte r direkt involverade. Jag har anvnt mig av smpapperslappar som studenterna ftt fr att illustreratrycket 1 pascal. Jag lr studeterna en rrelse fr attillustrera Newtons 3 lagar och en ramsa fr att deska lra sig ideala gaslagen (pV = nRT , pe ve, likame, en er te) som jag brukar lta dem sga i kr.Det kan tyckas lite barnsligt, men det verkar faktisktvara mycket uppskattat. Energin i rummet kar p-tagligt. Ramsan fungerar som ett stt att engagerastudenterna och vcka dem som hller p att tappakoncentrationen, samtidigt som de lr sig ngot. Jaghar trffat studenter flera r senare som fortfarandeminns detta.Jag anvnder grna min kropp eller saker som

finns i klassrummet fr att demonstrera ett fenomen.Jag kan exempelvis illustrera kraftmoment genom attputta p en stol; om man puttar hgt upp s vickarden, lngre ner s glider den istllet. Fr att visa pgravitationell potentiell energi s slpper jag ngot(t.ex. den tunga kursboken) p bordet. Boken somfaller, stolen som tippar eller om jag snurrar en linjalrunt mitt finger gr att det blir lite mer spnnande,speciellt eftersom det ofta r i stundens ingivelse, dvsinte ordentligt planerat i frvg.Mrkliga fenomen kan ocks vara intressevckan-

de, t.ex. att man kan stlla ut en termos med vattenen stjrnklar natt med ngra f plusgrader och upp-tcka att vattnet fryser. Eller att om solen skulle bliett svart hl (vilket i och fr sig inte r mjligt) sskulle vi inte alls sugas in, utan fortstta p sammabana som frut. I det frsta av dessa exempel kan


4 Resultat Pedagogisk meritportflj Erik Elfgren (5/117)

man utmana studenterna att sjlv prva om det fun-gerar fr att stimulera dem att bli mer engagerade.(Exemplet om det svarta hlet, dremot, bereder vis-sa praktiska svrigheter att testa experimentellt!)Absurda exempel r ocks ngot som ltt fastnar

i minnet (jag minns min svensklrare som frklaradeskillnaden mellan de ter sina barn och de terderas barn), liksom kraftigt hjd rst. Men chocke-rande tekniker br anvndas sparsamt. Dremot kanexempel som lter lite konstiga, eller dr man drarut mrkliga konsekvenser av ett exempel, ofta ledatill bttre inlrning. I exemplet om solen som blir ettsvart hl kan det bli lite roligt om man sger: Omsolen blev till ett svart hl skulle vi allts inte mr-ka ngot alls. Frutom att det skulle bli helt mrktp himlen och ganska kallt efter ett tag. Hur lngtid skulle det frresten ta innan det blev mrkt?. Ps vis fr man studenterna att reflektera ver konse-kvenserna av ett antagande, det blir lite komiskt ochman kan f med en kunskapsfrga ocks.Jag stller ocks frgor till studenterna och fr-

sker variera mellan faktafrgor och frstelsefrgor.De fr diskutera i smgrupper fr att gemensamt fun-dera kring mnet. Ett exempel p en sdan frga kanvara Varfr tror ni att rotationshastigheten kar nren ballerina drar in armarna?.Vid frelsningens slut tervnder jag till repeti-

tionsbilden med dagens kursinnehll och repeterarkort.

2.2 Undervisningsmedia

Olika studenter har olika undervisningsmedia sompassar dem bst. En del fredrar bilder, andra villhra eller diskutera, ngra vill ha teori, andra de-monstrationer och laborationer. En kurs br drfrhelst innehlla olika element. Olika kursmoment lm-par sig ocks fr olika typer av undervisning. Power-pointfrelsningar passar bra nr man har mycket bil-der och allmnbildande kunskap inom mnet, menhar nackdelen att studenterna blir passiva. D r detextra viktigt att de fr mjlighet att reflektera ochdiskutera. Nr studenterna antecknar behvs pausers att de hinner tnka och inte bara kopierar. venhr r diskussioner och frgestllningar viktiga fr attstudenterna sjlva ska kunna relatera till materialetoch f en bttre djupfrstelse fr mnet.

3 Kursutvrdering

Jag bifogar ett exempel p en kursutvrdering frFysik 1 (mekanik och termodynamik) frn hsten2009 (Bilaga S). Kursen hade totalt ca 100 studen-ter. Jag var ensam frelsare och det var tre lek-

tions/rkneklasser varav jag sjlv undervisade en. Dekommentarer som berr mig har jag gulmarkerat.

3.1 Feedback

Ett bra stt att f feedback r att prata med stu-denterna vid lmpliga tillfllen. D kan man f ennyanserad bild av hur undervisningen fungerar, meneftersom man inte pratar med alla och eftersom endel studenter kan knna en viss tveksamhet infr attframfra kritik, s behver en muntlig kritik komplet-teras.Skriftliga kursutvrderingar r ett mer systema-

tiskt stt dr man fr ett strre underlag och ano-nymiteten gr att fler kan vga framfra sin kritik.Fr att kritiken ska bli anvndbar br den vara kon-struktiv och drfr fr man vara noga med hur manformulerar frgorna p kursutvrderingen.Fr att kunna fnga upp problem under kursens

gng funderar jag p att prova att gra en snabbut-vrdering i slutet av varje lektion, som ett led i enstndig utvecklingsprocess.

4 Resultat

4.1 Kursutvrderingar

Studenterna r i allmnhet mycket njda med mi-na kurser. De kurser jag r examinator fr brukarf mellan 4,5-5 av 6 p kursvrderingarna. Den endakurs jag har undervisat helt sjlv r F0006T, Fysik 3,2017, Lp3, och d blev resultatet p kursvrderingen5,7, se Figur 1. I Lp3 r det ca 50 studenter som l-ser kursen och jag har brukat undervisa halva kursen(utom d 2017). I Lp4 r det ca 500 studenter ochett 15-tal lrare inblandade. verlag kan man se attresultaten har frbttrats ver tiden, vilket indikeraratt jag har blivit en bttre examinator. Frbttring-en i Lp3 indikerar att jag ven har frkovrat mig somlrare i kursen.

Figur 1: Helhetsintryck p kursvrdering fr Fysik 3(F0006T) av maximalt 6.


4 Resultat Pedagogisk meritportflj Erik Elfgren (6/117)

4.2 Genomstrmning

Tentamensresultaten p kursen Fysik 3 har ven defrbttrats bde jmfrt med fre jag blev examina-tor (2009) men ven under min tid som examinator,se Figur 2. Detta indikerar att jag gr ett bra jobbsom examinator och ven att jag kontinuerligt fr-bttrar kursen.

Figur 2: Genomstrmning fr kursen Fysik 3.

4.3 Kursutveckling

Jag arbetar kontinuerligt med att frndra mina kur-ser, bde fr att frbttra studenternas kunskaperoch frstelse samt deras intryck av kurserna. Dettagr jag genom att frbttra och anpassa sjlva under-visningen svl som kursmaterial ssom labbinstruk-tioner, studiehandledning och Canvas-rum. Jag harexempelvis utvecklat ett webbaserat system fr au-tomatrttade, progressiva, individuella studentupp-gifter, kallat Bonusuppgifter, se Bilaga G, som jaganvnder i Fysik 1, Fysik 3 och Fysik och ellra.Jag frsker ven att minimera administrationen

av kurserna genom att automatisera s mycket sommjligt. Med hjlp av ett script (som jag gjort) kanman skapa studentgrupper, labbar, assignments mmi Canvas p ett effektivt stt, se Bilaga E. Ett an-nat script hller reda p resultaten fr labbarna ochrapporterar automatiskt in dem till vra utbildnings-administratrer. Scriptet skter ven Peer-review-frfarandet i Fysik 1 dr jag r inblandad.Det r viktigt att utbyta erfarenheter oss lrare

emellan. Jag har flera gnger blivit beskt av stu-denter i vra kurser i universitetspegagogik. Jag harocks berttat om Bonusuppgifterna och Canvas-integration p institutionsdagar, Pedagogik p tre-kvarten och interna pedagogiska konferenser, se Styc-ke 5. D ngon vill gra ngot mer avancerat i Can-vas s fungerar jag ofta som bollplank. Jag hjlper

ven mnena elkraft och matematik med Canvas-administration och Bonusuppgifter och jag r inblan-dad i tv pedagogiska utvecklingsprojekt, ett som be-rr synliggrande av HSV:s ml genom kurs och pro-gram samt ett dr studenternas frstelse ska utvr-deras genom utbildningen.

4.4 Programutveckling

Eftersom jag r en av de mer aktiva lrarana fr pro-grammet Hllbar energiteknik har jag varit inblandadi utvecklingen av det programmet sedan r 2014. Vihar bland annat infrt HET-dagen, dr studenter-na i femman presenterar resultat frn en avanceratprojektkurs, vilket de yngre studenterna brukar blimycket inspirerande av. Industrin r ocks inbjudentill dagen som avslutas med en middag.Som fljd av vr CDIO-anpassning har jag om-

vandlat en kurs, Energiteknisk apparatteknik, fr attbttra passa till programmet. Den nya kursen, Ener-gitekniska komponenter, innehller nu flera labora-tioner som studenterna sedan fr reflektera ver pduggor, parallellt med en rkneuppgift.r 2017 blev jag utbildningsledare fr hgskolein-

genjrsprogrammet Elkraftteknik dr jag fr nrva-rande arbetar med att CDIO-anpassa programmet.Vi som r utbildningsledare har gemensamma trf-far p detta tema som jag finner inspirerade. Inomprogrammet har vi ett samarbete med Mittuniversi-tetet och Ume universitet som r mycket fruktbart.Vi har gemensamma distanskurser och ett gott stdoch engagemang frn industrin.


5 Pedagogiska meriter vid Lule tekniska universitet (LTU) Pedagogisk meritportflj Erik Elfgren (7/117)

5 Pedagogiska meriter vid Lule tekniska universitet (LTU)

Pedagogik2017 Moderator, utvecklingskonferens fr Sveriges ingenjrsutbildningar, Chalmers2017 (Bilaga E) Presentatr, LTU:s universitetspedagogiska konferens2016 (Bilaga F) Kurs, Programdriven kursutveckling (3 hp)2016 (Bilaga G) Presentatr, LTU:s universitetspedagogiska konferens2015- Deltagare, LTU:s universitetspedagogiska konferens2013- Deltagare, LTU:s pedagogiska forum Pedagogik p trekvarten2010 (Bilaga H) Hgskolepedagogik (7,5 hp)2006 (Bilaga I) Kurs, Personal Leadership, Project Management Institute, Danmark (3 hp)2006 (Bilaga J) Kurs, Forskarutbildningsprocessen: Att handleda och handledas (3 hp)2003 (Bilaga K) Kurs, Pedagogisk utbildning fr universitetets lrare (3 hp)Administration2017- Utbildningsledare fr hgskoleingenjrsprogrammet Elkraftteknik2016 Utvrdering av byte av plagiatkontroll fr LTU2015- (Bilaga L) Sitter med i bedmargruppen fr LTU:s pedagogiska utvecklingsfond, PUF2014- Utveckling av civilingenjrsprogrammet Hllbar energiteknik2014 Utvrdering av byte av lrplattform fr LTU2013- Medlem i institutionens pedagogiska utvecklingsgrupp2009- Examinator fr en av universitets krnkurser, Fysik 3 (som alla civilingenjrer

lser), med ca 500 studenter och ca 15 lrareExaminator & lrare (samt kursansvarig)2017- Energitekniska komponenter (drivande i kursens skapande) (B-niv; 7,5 hp)2013- Energieffektiva byggnader (drivande i kursens skapande) (D-niv; 7,5 hp)2012- Energiteknisk apparatteknik (deltagit i kursens skapande) (B-niv; 7,5 hp)2012- Fysik och ellra (drivande i kursens skapande) (A-niv; 7,5 hp)2009- Fysik 3 (A-niv; 7,5 hp)2008 Ickelinjr fysik (D-niv; p engelska; 7,5 hp)2008 Astrofysik och kosmologi (D-niv; 7,5 hp)Kursansvarig2009 Research methodology (doktorandkurs med 15 studenter, fyra lrare; 7,5 hp)2009 Data analysis (doktorandkurs med 11 deltagare, fem lrare; 7,5 hp)2008 Fysik A fr tekniskt basr (7,5 hp)Examensarbeten (Examinator och handledare, civilingenjrsniv)2016 Johan Backlund: Utvrdering av lastprognosverktyg fr energioptimerad fjrr-

vrmeleverans frn Smurfit Kappas pappersbruk i Pite2016 Johan Persson: Energieffektivisering av en fastighet och exempel p tgrder2015 Emanuel Lundberg: Energieffektivt bageri2015 Markus Wickbom: Evaluation Method for Fluidic Performance of Silicon

Micro-Cooling Devices2014 Christian Walldn: Markkanal fr ventilationsluft till Kirunas nya stadshus

Kristallen2014 Anders Hake: Teknoekonomisk frunderskning av ackumulatortank fr Lule

fjrrvrmesystem2014 Johan Trnbom: System analysis for implementing preheated blast furnace

gas and oxyfuel combustion in a steel reheating furnace2013 Ida Bergstrm: Minimizing the background radiation in the new neutron time-

of-flight facility at CERN2013 Marcus Olofsson: Use of Waste Heat from a Data Center

http://www.ltu.se/staff/e/elfhttps://www.ltu.se/org/hpc/Nyheter/7-juni-intern-konferens-Digital-kompetens-och-utbildning-1.162537https://www.ltu.se/org/hpc/Nyheter/Arlig-universitetspedagogisk-konferens-vid-Lulea-Tekniska-Universitet-1.151361http://www.ltu.se/edu/course/F00/F0006T?kursView=kursplan&ugglanCat=studenthttp://www.ltu.se/edu/course/F00/F0057T?kursView=kursplan&ugglanCat=studenthttp://www.ltu.se/edu/course/F70/F7039T?kursView=kursplan&ugglanCat=studenthttp://www.ltu.se/edu/course/F00/F0049T?kursView=kursplan&ugglanCat=studenthttp://www.ltu.se/edu/course/W00/W0012T?kursView=kursplan&ugglanCat=studenthttp://www.ltu.se/edu/course/F00/F0006T?kursView=kursplan&ugglanCat=studenthttp://www.ltu.se/edu/course/F70/F7030T?kursView=kursplan&ugglanCat=studenthttp://www.ltu.se/edu/course/F00/F0027T?kursView=kursplan&ugglanCat=studenthttp://www.ltu.se/edu/course/FX0/FX001T?kursView=kursplan&ugglanCat=studenthttp://www.diva-portal.org/smash/record.jsf?pid=diva2%3A971417&dswid=-3622http://www.diva-portal.org/smash/record.jsf?pid=diva2%3A1039220&dswid=-6407http://www.diva-portal.org/smash/record.jsf?pid=diva2%3A1017244&dswid=-2967http://www.diva-portal.org/smash/record.jsf?pid=diva2%3A1019058&dswid=-3445http://pure.ltu.se/portal/sv/studentthesis/markkanal-foer-ventilationsluft-till-kirunas-nya-stadshus-kristallen%2842c16a9f-c1df-45df-b5bc-a35066aed6da%29.htmlhttp://pure.ltu.se/portal/sv/studentthesis/teknoekonomisk-foerundersoekning-av-ackumulatortank-foer-luleaa-fjarrvarmesystem%283e4eed28-2bef-4347-98ca-5347d761f57d%29.htmlhttp://ltu.diva-portal.org/smash/record.jsf?pid=diva2%3A1016688&dswid=5584http://pure.ltu.se/portal/sv/studentthesis/minimizing-the-background-radiation-in-the-new-neutron-timeofflight-facility-at-cern(6e099d65-6017-4401-acf1-1dd71336bfa0).htmlhttp://pure.ltu.se/portal/sv/studentthesis/use-of-waste-heat-from-a-data-center(52b8e8c0-9762-41ce-a9e9-046cdfe22b61).html

5 Pedagogiska meriter vid Lule tekniska universitet (LTU) Pedagogisk meritportflj Erik Elfgren (8/117)

Lrare (??)Energiteknik, huvudkurs (projektkurs; 15 hp)Industriella energiprocesser (projektkurs; 7,5 hp)Termodynamik och vrmetransport (7,5 hp)Termodynamik (del av Fysik 1; ca 4 hp)Mekanik (statik och dynamik; del av Fysik 1 och Fysik 3; ca 9 hp totalt)Vglra (del av Fysik 2; ca 5 hp)Modern fysik (introduktion till relativitetsteori, krn- och partikelfysik; delav Fysik 3; ca 2,5 hp)Fysik A fr tekniskt basr (7,5 hp)Ickelinjr fysik (7,5 hp)Astrofysik och kosmologi (7,5 hp)Labbhandledning i Energiteknisk apparatteknik; Termodynamik; Vglra;Experimentell metodik; Radioaktivitet; Rotationsmekanik.Kursmaterial

2013 Lrarhandledning fr laborationer, frelsningar och rknevningar i Fysik 32011- Studiehandledning fr Fysik 3 (Bilaga M); Fysik och ellra; Energiteknisk

apparatteknik; Energieffektiva byggnader2011 (Bilaga O) Handledning fr en flktlaboration i Energiteknisk apparatteknik2011 (Bilaga N) Handledning fr en radioaktivitetslaboration i Fysik 32009 (Bilaga R) Kurshjlpmedlet Motiveringar i Fysik 12009 Utveckling av Engelsk-svensk fackordlista i mekanik2004 Repetitionsmaterial i Termodynamik (Bilaga P); Fysik A; Modern fysik och

MekanikLrverktyg2016- (Bilaga E) Utvecklat ett script-baserat system fr automatisering av lrplattformen

Canvas: betygsrapportering, studenthantering samt deadlines, labbar ochlabbgrupper frn schemat

2012- (Bilaga G) Utvecklat ett webbaserat system fr automatrttade, progressiva, individuellastudentuppgifter

2009- Plagiatkontroll Ephorus och frn 2017 Urkund2009- Kursutvrderingsverktyget EvaSys2005- Lrplattformen Fronter och frn 2014 Canvas (dokumenthantering, kommu-

nikation, rapportrttning, automatrttade hemuppgifter m.m.)vrigt2014 (Bilaga A) Pedagogiskt pris: LTU:s pris fr frnmliga insatser till gagn fr utbildning

p grundniv och avancerad niv.2013 (Bilaga B) Pedagogiskt pris: Teknologkrens pris till rets bsta lrare.2009 (Bilaga C) Pedagogiskt pris: Adeliepriset. Priset utdelas av studenter vid LTU till rets

bsta lrare.2009- Distansundervisning med videokonferens, Confero, Maratech och Adobe con-

nect2008-2009 Heltidsundervisning2003-2009 Ansvar fr Rknestugan dr studenter coachas i fysik och matematik

http://www.ltu.se/staff/e/elfhttp://www.ltu.se/edu/course/F70/F7013T?kursView=kursplan&ugglanCat=studenthttp://www.ltu.se/edu/course/F70/F7009T?kursView=kursplan&ugglanCat=studenthttp://www.ltu.se/edu/course/F70/F7032T?kursView=kursplan&ugglanCat=studenthttp://www.ltu.se/edu/course/F00/F0004T?kursView=kursplan&ugglanCat=studenthttp://www.ltu.se/edu/course/F00/F0004T?kursView=kursplan&ugglanCat=studenthttp://www.ltu.se/edu/course/F00/F0006T?kursView=kursplan&ugglanCat=studenthttp://www.ltu.se/edu/course/F00/F0005T?kursView=kursplan&ugglanCat=studenthttp://www.ltu.se/edu/course/F00/F0006T?kursView=kursplan&ugglanCat=studenthttp://www.ltu.se/edu/course/FX0/FX001T?kursView=kursplan&ugglanCat=studenthttp://www.ltu.se/edu/course/F70/F7030T?kursView=kursplan&ugglanCat=studenthttp://www.ltu.se/edu/course/F00/F0027T?kursView=kursplan&ugglanCat=studentwww.ephorus.comwww.urkund.comhttp://www.electricpaper.biz/products/evasys-education.htmlhttp://com.fronter.infohttps://canvas.instructure.com

LULELTEKNISKA

UNIVERSITET

DiplomLule tekniska universitets priser frfrnmliga insatser till gagn frutbildning p grundniv ochavancerad niv tilldelas i r:

Erik ElfgrenUniversitetslektor vid Institutionen forteknikvetenskap och matematik

Universitetslektor Erik Elfgren ansvarar for ett flertalkurser. Han r bland annat examinator for kursenFysik 3, som lses av vldigt mnga studenter. Erik tarsig an de kurser han ansvarar for med stor entusiasmoch har alltid studenterna i fokus. Han samordnarlaborationer och forbereder tillsammans med vrigalrare s att alla studentgrupper rar samma hgaundervisningskvalitet. Han arbetar kontinuerligt medurveckling av kursplaner och studieanvisningar, ochfar mycket bra omdme av studenterna.

Lule 2014-11-08

[ohan SterteRektor

A LTU:s pris fr frnmliga insatser till gagn fr utbildning Pedagogisk meritportflj Erik Elfgren (9/117)


B Teknologkrens pris till rets bsta lrare 2013 Pedagogisk meritportflj Erik Elfgren (10/117)


B Teknologkrens pris till rets bsta lrare 2013 Pedagogisk meritportflj Erik Elfgren (11/117)


C Adeliepriset till LTU:s bsta lrare 2009 Pedagogisk meritportflj Erik Elfgren (12/117)


Erik, jag har rekommenderat dig

From:Daniel Holmros via LinkedIn To: Erik Elfgren Date: 2016-03-16 09.27

Add to profile Ask for changes

Daniel Holmros haswritten you arecommendation forAssistant Professor atLule University ofTechnology

Daniel HolmrosProject manager at Nybergs Svets AB

Hej Erik!

Jag tnkte att jag kunde tergldatjnsten som du gjorde mig nr dustllde upp som referens, med en egenreferens.

Det r i stort sett omjligt att frklaraalla dina bra egenskaper, du har smnga, men jag gjorde det s kort sommjligt och jag tror att de viktigastepersonliga egenskaperna som du harframgr av denna korta text.

Erik is a dedicated teacher andcolleague whose dedication inspiresothers to extend their own academicskills. It is evident that he possesseshigh intellectual skills and his goodspirits make him an excellentcollaboration partner. I can truly recommend Erik to anyonewho is looking for a person who ispassionate about his work. Mar 16, 2016

Reasons for adding arecommendation:

Recruiters are more likely tonotice you

Build a more credible profile Be recognized by your peers

Manage your recommendations

2016 LinkedIn Ireland Limited. LinkedIn, the LinkedIn logo,

and InMail are registered trademarks of LinkedIn Corporationin the United States and/or other countries. All rights

reserved.

You are receiving Recommendations emails. UnsubscribeThis email w as intended for Erik Elfgren (Assistant

Professor at Lule University of Technology). Learn w hyw e included this.

If you need assistance or have questions, please contactLinkedIn Customer Service.

LinkedIn is a registered business name of LinkedIn Ireland

Limited.Registered in Ireland as a private limited company, Company

Number 477441Registered Off ice: Wilton Plaza, Wilton Place, Dublin 2,

Ireland

D Rekommendationsbrev frn en av mina studenter Pedagogisk meritportflj Erik Elfgren (13/117)


D Rekommendationsbrev frn en av mina studenter Pedagogisk meritportflj Erik Elfgren (14/117)


Erik Elfgren, Energivetenskap Att automatisera Canvas

LTU pedagogisk konferens, 7/6-2017

1/6

E Presentation av Canvas-integration vid universitetspedagogisk konferens vid LTUPedagogisk meritportflj Erik Elfgren (15/117)




2/6

Kallas Sections

Styr Deadlines p Assignments (kan ven styras gruppvis) Studenter+lrare ser bara de som r i samma klass

ven grupper kan vara klasser Filer kan d lggas upp klassvis

Automatisering frn en lista ver klasser+lrare: Skapa Sections/Groups Lgga till lrarna till rtt Section (underlttar rttning)

Automatisering frn klasslistor: Lgga till studenterna till rtt Section Klasslistor kan skapas frn Canvas + Ideal Synkronisering av Group/Section

Betygsrapportering Peer-review Klasser Labbar Slutsats





3/6

Skapas i Assignments

Grupper kan skapas under People > Groups Studenter kan inte se Group Sets (men de kan filtrera gruppnamn)

Automatisering: Skapa Assignments Skapa Deadlines (fr t.ex. rapport) frn schemat fr varje klass Skapa grupper dr namnet inkluderar klass+labbdatum Labblistor mailas ut till lrare






4/6

Tilldelas individuellt i Canvas (gruppvis ej idealiskt)

Manuell tilldelning mellan grupper r mjlig, men tidskrvande

Peer-review r inte en Assignment i Canvas

Automatisering med script: Frdela Peer-review mellan grupper

Varje student fr en rapport Alla studenterna i samma grupp fr samma rapport (En representant i varje grupp fr en annan grupps rapport)

Frdelningen kan gras halv-automatiskt via separat webbsida Skapa Deadlines fr Peer-review frn schemat fr varje klass Ge pong till separat Peer-review Assignment nr den r gjord Byta deadline p Rapport-assignment






5/6

Det gr att f ut en csv-lista ur Canvas (men inte helt enkelt)

Automatisering med script: Kvitto skickas till den som rttat Kontroll s inte student har rttat Resultaten skickas sedan direkt till edutvm

Eller direkt in i Ladok3 i framtiden?

Om man har flera labbar inom ett moment: Ett srskilt rum kan skapas som hller rtt p detta






6/6

Det mesta gr att automatisera i Canvas Filverfring Meddelanden Pongskalor Mitt Bonusuppgiftssystem

Mest anvndbart fr stora kurser

Fr att jobba med detta sjlv anvnder man ett API och en nyckel

Hr av er om ni undrar ver ngot!




F Kursintyg: Programdriven kursutveckling Pedagogisk meritportflj Erik Elfgren (21/117)


Bonus Assignments Bonusuppgifter

How I increased the pass rate from 35%75%

Erik Elfgren Lektor i Energiteknik

Teknikvetenskap & matematik

G Presentation av Bonusuppgifter vid universitetspedagogisk konferens vid LTUPedagogisk meritportflj Erik Elfgren (22/117)


Low pass rate ( 30-40 %)

Low student participation

Many absent students

Students mostly study during exam periods

no continuous learning

difficulties for the students to follow the course

Background



Increase students

participation

learning

Not increase teacher workload

Purpose



Encourage students to

work more

discuss more

follow the course better

Give continuous feed-back

Increase pass rate

Goals



BU is used in

F0004T, Fysik 1

600 students per year

18 topics

F0006T, Fysik 3


14 topics

W0011T, Electrical installation, electrical safety


W0012T, Fysik och ellra


Introduction BP = Bonus points BU = Bonus assignments



Web interface

Questions and data are randomized

Answer: formula, choice or text

Variations of similar problems

Unit-choice

Collaboration

Best class

Canvas-integration

Deadlines

Scores

Method BP = Bonus points BU = Bonus assignments



Different levels

0. Beginner 2 xp (Practise extra tries and tools)

1. Silver 10 xp

2. Gold 20 xp

3. Diamond 30 xp

4. Master 40 xp

5. Grand master 2 xp (Extracurricular)

Classwise deadlines from schedule, -5 xp if late

3 days after completion of topic (configurable)

No deadline during holidays or week-ends

Not 2 deadlines the same day

Method BP = Bonus points BU = Bonus assignments



Optional

Covers all 14 topics in the 2 parts of the course

Modern Physics (Relativity and Nuclear Physics)

Rotational Mechanics

250 questions

Can give 2 bonus points out of 18 at the exam

They get 0.1 BP/5%, so 97.5% gives 2.0 BP

I count exam points so 2+ gives 2.2 points, and 2- gives 1.8 points

Available for all exams and re-exams but only valid for the next exam

Method Fysik 3 BP = Bonus points BU = Bonus assignments



Participation in BU: 77% per year

Students work ( 200 excercises)

Students discuss

Students follow the course

Results participation BP = Bonus points BU = Bonus assignments

Before BU (2011, lp4) After BU (2014, lp4)



2010-2011 Before BU 33% passed 2012-2014 Old BU 57% passed, including BP 46% passed, excluding BP 55% passed amongst BU, excluding BP 2015-2016 New BU 75% passed, including BP 61% passed, excluding BP 68% passed amongst BU, excluding BP

~ 20% improvement amongst those using BU ~ 30% improved success rate

Results pass rate BP = Bonus points BU = Bonus assignments



2013 Added hints 2015 New system (progression, training, badges)

New BU system

BP = Bonus points BU = Bonus assignments Bonus assignments Fysik 3



Differences with Canvas Scheduled according to class schedule Late penalty Units History Gamification

Class competition Levels Badges

(significant digits) (not limited amount of random)




Discussion questions Could this be used for Examination? Is a Scoreboard good? How close to the subject should the deadlines be? How can we encourage presenting a good solution? How much punishment for late assignments?


Thank you for your attention!

Interested? Contact me: Erik Elfgren [email protected]



H Kursintyg: Hgskolepedagogik Pedagogisk meritportflj Erik Elfgren (36/117)


I Kursintyg: Personal Leadership Pedagogisk meritportflj Erik Elfgren (37/117)


J Kursintyg: Forskarutbildningsprocessen: Att handleda och handledas Pedagogisk meritportflj Erik Elfgren (38/117)


K Kursintyg: Pedagogisk utbildning fr universitetets lrare Pedagogisk meritportflj Erik Elfgren (39/117)


!! " # $% & $'() ('*(+*), -'(''

! " " #$%&'#$%( #$%)'#$%*

"

" +

,

,

-

.

/

%)'# . ! 0 -

"

1 2'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''2 3 /' 4 15 $6#$'(6 %7 6* $7$'*66 6) $*35 ,$%(8'5 9

L Bedmargrupp fr LTU:s pedagogiska utvecklingsfond Pedagogisk meritportflj Erik Elfgren (40/117)


Erik Elfgren ([email protected]) Studieguide, Fysik 3 (F0006T) 1/5

Studieguide

Fysik 3 F0006T

7,5 hp

Erik Elfgren

2014-03-31

Innehllsfrteckning

1 Inledning varfr lsa Fysik 3? ............................................................................................... 2

2 Frkunskaper ............................................................................................................................ 2

3 Syfte ......................................................................................................................................... 2

4 Lrandeml ............................................................................................................................... 2

5 Innehll ..................................................................................................................................... 2

6 Vad frvntas av dig? ............................................................................................................... 2

7 Laborationer ............................................................................................................................. 3

8 Undervisning ............................................................................................................................ 3

9 Examination ............................................................................................................................. 3

10 Utvrdering ............................................................................................................................... 3

11 Litteratur ................................................................................................................................... 3

12 Planering ................................................................................................................................... 4

13 Numeriska svar p uppgifter i YF ............................................................................................ 5

Examinator: Erik Elfgren, E136, [email protected], 0920-492056

Institutionen fr teknikvetenskap och matematik

Lule tekniska universitet

M Studiehandledning Fysik 3 Pedagogisk meritportflj Erik Elfgren (41/117)



1 Inledning varfr lsa Fysik 3?

Hur fort gr tiden? Varfr r krnavfall farligt? Hur stort r universum? Hur rknar man p en varierande

acceleration? Rullar en tom lburk fortare n en full? Varfr r det svrare att cykla lngsamt? Hur kan

vinden f en bilbro att gunga? Dessa, och mnga andra frgor fr du svar p i Fysik 3. Kursen ger dig en solid

pbyggnad som hjlper dig att bttre frst de tillmpningar du stter p senare i utbildningen fr att inte tala

om arbetslivet. Kunskaperna i fysik ger dig en god bas fr forskning och utveckling inom vilket omrde du

n bestmmer dig fr att jobba. De ger ocks en bredd som r ndvndig fr att hnga med i dagens

frnderliga samhlle. Fysik 3 ingr drfr i de flesta civilingenjrsprogram. Vlkommen!

2 Frkunskaper

Grundlggande behrighet, F0004T Fysik 1, samt M0029M Differentialkalkyl (eller motsvarande).

3 Syfte

Kursens syfte r att ge dig frstelse fr grundlggande mekanik och modern fysik samt att frbereda dig

infr arbetslivet och framtida ingenjrskurser relaterade till dessa mnen.

4 Lrandeml

Efter fullgjord kurs

1. Kunskap och frstelse

kan du frklara begreppen arbete, energi, rrelsemngd, rrelsemngdsmoment och trghetsmoment

kan du frklara begreppen tidsdilatation, lngdkontraktion och radioaktiv strlning 2. Frdighet och frmga

kan du frilgga och rkna p tvdimensionella dynamiska frlopp fr partiklar och stela kroppar t.ex. vid enkel rotation, fysisk pendelsvngning, satellitrrelse, godtyckliga sttar och icke-

konstant acceleration

kan du berkna masscentrums lge fr godtyckliga tvdimensionella kroppar

kan du tillmpa mekaniska energisatsen p system med roterande delar

kan du rkna p endimensionell speciell relativitetsteori

kan du genomfra energiberkningar fr radioaktiva snderfall och krnreaktioner

kan du skriftligen presentera vetenskapliga resultat p ett strukturerat stt 3. Vrderingsfrmga och frhllningsstt

kan du delta i samhllsdebatten i krnkraftsfrgan p ett informerat stt

har du knnedom om den moderna fysikens vrldsbild och ditt eget ansvar fr att utveckla hllbara tekniska lsningar

5 Innehll

I Fysik 3 ingr fljande moment

speciell relativitetsteori

krn- och partikelfysik

radioaktivitet

strlningsrisker och anvndandet av radioaktiva isotoper inom

teknik och medicin

astrofysik och kosmologi

masstrghetsmoment

stel kropps rrelse (translation och rotation)

dynamiska kraftmoment och lagerkrafter

rrelsemngdsmoment och stela kroppars dynamik

masscentrums rrelse

tvdimensionell stt, stttal

gravitation, satellitrrelse

periodisk rrelse

rrelse med icke-konstant acceleration

polra koordinater

6 Vad frvntas av dig?

Totalt br du lgga ner ca 20 timmar per vecka (inklusive ca 4 timmar lektioner per vecka) p Fysik 3. Du

frvntas rkna de rekommenderade uppgifterna (se planeringen nedan), aktivt delta i lektionerna genom att

fundera sjlv, stlla frgor och diskutera. Ett tips r att g p rknestugan fr att f hjlp med att lsa

uppgifterna. Det finns ocks Bonusuppgifter (lnk finns p Fronter) som r en god repetitionsmjlighet,




samtidigt som de ger bonuspong p tentan. Infr de tv laborationerna ska ni ha gjort

frberedelseuppgifterna och tittat igenom instruktionerna.

7 Laborationer

Det r tv obligatoriska laborationer i kursen: Radioaktivitet och Rotationsmekanik. Det finns

frberedelseuppgifter som ska gras infr bda laborationerna. Om du kommer dligt frberedd kan du

avvisas frn labben. En rapport i Radioaktivitet ska lmnas in inom tv veckor efter laborationstillfllet,

syftet r att ni ska f trna p att skriva rapporter och den frvntas hlla hgre kvalitet n den ni gjorde i

Fysik 1. Det r otroligt vrdefullt att kunna skriva en lttbegriplig rapport. Om du inte rttar enligt lrarens

kommentarer kan du underknnas och fr d terkomma vid ett senare kurstillflle. En kortare rapport i

Rotationsmekanik ska redovisas under laborationen. Bda laborationerna har tv olika moment.

8 Undervisning

Under Frelsningarna lr du dig teori och ser demonstrationer, p Tillmpningarna gr ni igenom exempel

och tillmpningar, rknar sjlva och diskuterar med varandra och med lraren. Du lr dig ocks metodik och

hur du kan tnka fr att lttare lsa problem.

9 Examination

Examinationen sker genom

Bonusuppgifter: (0-1,5 bonuspong p tentan ges enligt: 14p0,5p, 28p1p, 42p1,5p)

Tv laborationer och en laborationsrapport (en rapport som fljer alla rapportinstruktioner i labbhandledningen och saknar allvarliga fel ger 0,5 bonuspong p tentan)

Tentamen r skriftlig med 4-6 uppgifter p totalt 18 pong. Bonuspongen rcker endast till den ordinarie tentan. Bonusfrgor kan ven gras infr omtentamen.

Betygsskala: 3a: 9-12; 4a: 12,5-15; 5a: 15,5-20

Tentamenstid: 5 tim

Tentauppgifterna byggs p

Frstelse av centrala delar av kursen

Rekommenderade uppgifter i boken och tillggskompendiet i mekanik

Uppgifter rknade p Frelsningar, Tillmpningar och laborationer, speciellt demonstrationer

Gamla tentor Hjlpmedel p tentamen i Fysik 3

Boken Physics Handbook med Tillggshfte (det r tilltet att ha blanka sidmarkeringslappar och frgmarkering, men utan text)

Appendixet i kompendiet Problemlsning

Rknedosa och ritmateriel

10 Utvrdering

Kursutvrdering sker elektroniskt (med EvaSys) i slutet av kursen. Examinator (Erik Elfgren, [email protected])

vlkomnar ocks lpande feedback, frgor, synpunkter och frbttringsfrslag.

11 Litteratur

Young H. D., Freedman R. A., University Physics with Modern Physics Technology Update, 13

th edition, Pearson 2013, ISBN: 978-0-321-76219-1 eller motsvarande (tex

ISBN: 9780321709998, 9780321762191, 9780321762184). ven upplaga 12 (eller 11)

kan fungera hyggligt.

Nordling C., sterman J., Physics Handbook, Studentlitteratur, ISBN: 9144044534 (upplaga 8, 2006). ven tidigare upplagor av Physics Handbook kan fungera.

vrigt: Diverse material ssom kompendier, kompletterande formelsamling och laborationshandledningar som lggs i den webbaserade lrplattformen Fronter.




12 Planering

YF = Young & Freedman: University Physics, upplaga 13.

M = tillggskompendium i mekanik (finns p hemsidan i Fronter).

Q = bokens Discussion Questions.

Kursiv stil innebr att avsnittet lses kursivt, dvs innehllet behver inte kunnas i detalj.

Under Rekommenderade uppgifter finns rkneuppgifter att trna p i anslutning till respektive frelsning. Om du gr

bonusuppgifterna rcker det med att du rknar de med fet stil, annars br du rkna alla. Planeringen fr YF:s upplaga 11 &

12 finns p Fronter (fast ordningen och antal uppgifter r ndrade). Gamla tentor och lsningar finns hr.

Modern fysik Innehll Rekommenderade uppgifter

1 F1 YF 37.137.3 Kursintroduktion; Relativitetsteori

Einsteins postulat, tidsdilatation

37.2 37.5

2 F2 YF 37.4

YF 37.637.8

Relativitetsteori lngdkontraktion,

dopplerskift, relativistisk mekanik

37.9 37.10 37.13 37.25 37.26 37.29 37.32 37.33 37.35

37.36 37.37 37.52 37.57 37.67 Q37.3 Q37.13

3 T1 Tillmpning Relativitetsteori

4 F3 YF 43.143.3 Krnfysik atomkrnor, bindningsenergi,

-, -, -strlning

43.7 43.10 43.12 43.13 43.15 43.16 43.61 Q43.3 Q43.9

5 F4 YF 43.443.5 Krnfysik snderfallslagen,

aktivitetslagen, absorberad strlning

43.26 43.30 43.37 43.64 43.65 43.69 43.76 Q43.18

6 F5 YF 43.643.8 Krnfysik krnreaktioner, Q-vrde,

fission, krnreaktorer, fusion

43.25 43.40 43.45 43.46 43.50 43.72 43.78

7 T2 Tillmpning Krnfysik

8 F6 YF 44 Partikelfysik och kosmologi

Mekanik Innehll Rekommenderade uppgifter

9 F1 YF 4-7

YF 8.18.4; M3

Newtons lagar; Arbete, energi; Frilggning;

Rrelsemngd, impuls, stt

4.47 4.50 5.74 5.115 6.85 7.55 7.81 Q4.33 Q5.21 Q6.12

8.27 8.82 Q8.9 M3.1 3.2 3.3 3.4 3.6

10 F2 YF 8.5

M 4

Masscentrum och dess rrelse

Berkning av masscentrum

8.52 8.54 8.56 8.58 Q8.18 Q8.19

M4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8

11 T1 Tillmpning Frilggning och masscentrum

12 F3 YF 9.1-9.3 Vinkel-hastighet & -acceleration, samband

mellan linjr rrelse och rotationsrrelse

9.10 9.16 9.22 9.23 Q9.4

13 F4 YF 9.4; YF 9.59.6

M 6

Rotationsenergi; Trghetsmoment

Trghetsmoment

9.30 9.35 9.47 9.55 9.83 9.87

Q9.10 M6.1 6.3

14 T2 Tillmpning Rotationsenergi

15 F5 YF 10.2

M 7.1

Moment och vinkelacceleration

Lagerkrafter

10.2 10.4 10.58 10.59 10.68 Q10.7 M7.1 7.2 7.4

16 T3 Tillmpning Momentekvationen, lager

17 F6 YF 10.3 YF 10.4

M 7.2

Allmn rrelse; Arbete och effekt

Momentancentrum

10.19 10.31 10.71 10.76 10.85 Q10.9 M7.6

18 T4 Tillmpning Allmn rrelse, momentancentrum

19 F7 YF 10.510.6 Rrelsemngdsmoment 10.37 10.41 10.45 10.91 10.94 Q10.24

20 T5 Tillmpning Rrelsemngdsmoment

21 F8 YF 14.16 Svngningar: Harmonisk, pendeln 14.3 14.12 14.54 14.85 14.97 14.98 Q14.1 Q14.13

22 F9 YF 14.78 Dmpad och tvungen svngning 14.63 23 F10 M 2

M 5

Polra koordinater

Icke-konstant acceleration

M2.1 2.4

M5.1 5.3 5.4

24 T6 Tillmpning Svngning, polra koordinater, acceleration

25 F11 YF 13.113.5

YF 13.7 YF13.8

Gravitation, satellit- och planetrrelse

Skenbar tyngd, svarta hl

13.2 13.17 13.19 13.51 13.80

Q13.1 Q13.16

26 T7 Tillmpning Lsningsmetodik




13 Numeriska svar p uppgifter i YF

Svaren r frkortade och numeriska fr att spara plats (vriga svar finns lngst bak i boken): 4.47 79,6 N

4.50 a) 2,93 m/s2; b) 11,1 m/s

2

5.74 a) 21,1 N; b) 12,7 N

5.115 b) 0,28; c) nej

6.85 a) 0,600 m; b) 1,50 m/s

7.55 4,4 m/s

7.81 119 J

8.27 a) 7,20 m/s; b) -680 J

8.52 7,42108 m

8.54 a) 16,0 m bakom frmre bilen; b) 5,04104 kgm/s;

c) 16,8 m/s; d) 5,04104 kgm/s

8.56 a) 0,30 kg; b) 2,0ex kgm/s; c) 6,7ex m/s

8.58 a) 0,75 kg; b) 1,5tex m/s3; c) 5,6ex N

8.82 0,30 m

9.10 a) -1,25 varv/s2, 23,3 varv; b) 2,67 s

9.16 a) 84,0 rad/s; b) 12,3 s; c) -8,16 rad/s2

9.22 a) 5,09 cm; b) 15,7 rad/s2

9.23 a) 0,180 m/s2; b) 0,418 m/s

2; c) 0,775 m/s

2

9.30 a) 0,0640 kgm2; b) 0,0320 kgm

2; c) 0,0320 kgm

2

9.45 7,35104 J

9.55 M(a2 + b

2)/3

9.83 Svar: ( )

9.88 a) 2,00107 J; b) 17,9 min

10.3 2,50 N.m

10.4 0,31 N.m (medurs)

10.19 a) 1,80 m/s; b) 7,13 J; c) 3,60, 0 och 2,55 m/s;

d) 1,80 m/s till hger, 1,80 m/s, till vnster och

1,80 m/s, nedt

10.31 a) 0,309 rad/s; b) 100 J; c) 6,67 W

10.37 a) 115 kgm2/s; b) 125 kgm

2/s

2

10.41 4,6103 rad/s

10.42 a) Ja; b) 7,00 rad/s; c) 0,0103 J; d) 0,0103 J

10.45 a) 1,38 rad/s; b) 495 J

10.58 a) 1,34 kgm2; b) -0,112 N

.m; c) 104 varv

10.59 0,483

10.68 1,3 kN

10.71 a) 2,88 m/s2; b) 6,13 m/s

2

10.76 a) 17R/6; b) 11mg/5; c) 5mv2/6; d) 2mg/3

10.85 a) ; b) samma resultat p mnen;

c) avstndet minskar; d)

10.91 a) 6v/(19L); b) 3/19

10.94 -1,1 cm

13.2 a) 1,2710-7

N; b) 3,8110-8

Nm; c) ka massorna

13.19 a) 7,46103 m/s; b) 1,68 h

13.38 b) 350 N; c) 9,441024

kg

13.51 a) 3,59107 m; b) 81,3

13.80 1,41014

m

14.12 a) 0,383 m; b) 58,5;

c)x = (0,383 m)cos([12,2rad/s]t + 1,02 rad)

14.54 a) 0,0987 kgm2; b) 2,66 rad/s

14.85 a) 2,57 m/s; b) 0,21 m; c) 0,49 s

14.97

14.96 2,74 s

14.98 0,88 m

37.2 a) 5,0510-6

s, b) 1,36 km

37.10 2,86108 m/s

37.13 a) 3,57 km; b) 9,0010-5

s; c) 8,9210-5

s

37.25 a) 4,77107 m/s; b) 1,7210

8 $

37.26 0,220c (mot dig)

37.29 a) 0,866c; b) 0,608

37.32 a) 0,145 N; b) 1,75 N; c) 51,7 N;

d) 0,145 N, 0,333 N, 1,03 N

37.33 a) 0,866c; b) 0,986c

37.36 a) 0,00407mc2; b) 4,79mc

2

37.52 24 r

37.57 0,168 MeV

43.6 a) 1,93u; b) 1,80103 MeV; c) 7,56 MeV/nukleon

43.7 0,5575 pm

43.10 a) 7,48 MeV/nukleon; b) 7,07 MeV/nukleon

43.12 a) 783 keV; b) ej mjligt

43.15 156 keV

43.16 a) +; b) ; c)

43.25 a) 0,421 Bq; b) 1,1410-11

Ci

43.26 a) 6,010-12

kg; b) 108 dar

43.30 7,57103 r

43.38 a) 540 rem; b) 540 rad; c) 351 J, 3 kJ

43.40 18,4 MeV

43.46 a) Z = 5, A = 10 (bor); b) 2,79 MeV (absorberad)

43.64 a) 1,16 h; b) 1,20108; c) 1,8110

6

43.65 94 rad, 1,9 krem

43.72 a) 240 s, kvot 124; b) kvot 7,15107

43.76 3,481016

st

43.78 185 MeV



IN S T RU K T I O N F R LA B O R A T I O N E N

Radioaktivitet

Tjernobyl Cs-137-nedfallet efter Tjernobyl

ERIK ELFGREN, SVERKER FREDRIKSSON & SUNE MARKLUND

JANUARI 2015

INSTITUTIONEN FR TEKNIKVETENSKAP OCH MATEMATIK

N Handledning fr laboration i radioaktivitet Pedagogisk meritportflj Erik Elfgren (46/117)


Labbinstruktion Radioaktivitet, Fysik 3 F0006T (uppdaterad 2014-03-16) 2 (16)

Innehllsfrteckning

INTRODUKTION ______________________ 2

HEMUPPGIFTER ______________________ 3

H1 Moment A ______________________________ 3

H2 Moment B ______________________________ 3

INLEDNING ___________________________ 3

I1 Moment A _______________________________ 3

I2 Moment B _______________________________ 4

MOMENT A ___________________________ 5

A1 Teori ____________________________________ 5

A2 Utrustning ______________________________ 6

A3 Experiment _____________________________ 7

A4 Checklista ______________________________ 8

MOMENT B ___________________________ 9

B1 Teori ____________________________________ 9

B2 Utrustning _____________________________ 10

B3 Experiment ____________________________ 10

B4 Checklista _____________________________ 11

RAPPORT ___________________________ 12

Inlmning _________________________________ 12

Viktigt ____________________________________ 12

Bestmmelser ____________________________ 12

Disposition ________________________________ 12

Moment A _________________________________ 13

Moment B _________________________________ 15

Referenser ________________________________ 16

CHECKLISTA _______________________ 16

REFERENSLISTA ___________________ 16

INTRODUKTION

Labben har inga farliga strlningsniver eller hg-

aktiva prover. Labben bestr av tv delar:

Del A: mtning av radioaktivitet i livsmedel.

Del B: analys av betaspektrum frn Cs-137.

Detta ska ni gra i anslutning till labben:

Hemuppgifter ska gras i god tid fre labben eftersom de kan ta ett par timmar. Den som

kommer dligt frberedd till labben kan avvi-

sas.

En rapport som ska lmnas in till er labbhand-ledare senast tv veckor efter labbtillfllet. No-

tera att rapporten utgr den strre delen av ti-

den fr labben.

En vlgjord rapport som uppfyller instruktionerna

under Viktigt och lmnas in i tid kan ge en halv

bonuspong p tentan.

Normalt ges bara en retur. Aldrig mer n tv.

D fr ni gra om labben en annan gng.

Om ni inte fljer instruktionerna i rapportavsnittet

kan ni f retur utan kommentarer. Grovt frsenad

inlmning likvl som icke-tgrdade kommentarer

p returen kan leda till att ni blir underknda p

laborationen.

Den som kommer mer n 30 min fr sent till labben

fr en extrauppgift att lmna in inom en vecka.




HEMUPPGIFTER

Tips: Ls labbinstruktionerna och kursboken

Young & Freedman (2012), kapitel 43.3 och 43.4,

fr att lsa hemuppgifterna!

Fre labben frvntas ni ha lst igenom teoriav-

snitten, skummat igenom experimentavsnitten

och besvarat uppgifterna i H1 & H2 nedan.

H1 Moment A

1) Ta med livsmedel att mta p (ej obligato-riskt, men roligare att mta p ett eget prov)

Lmpliga livsmedel r renktt, lgktt, svamp

och insjfisk. Kpt mat duger sllan. Provet fr

inte vara fryst, och ska vara i s sm bitar att det

gr att packa ttt i en provburk p antingen 1 li-

ter eller ca 2 deciliter. Om ni inte har med ngot

prov fr ni lna ett.

2) Vad r bakgrundsstrlning?

Ta reda p vad som menas med bakgrundsstrl-

ning. Vilka kllor till bakgrundsstrlning finns i

denna laboration?

3) Berkna aktiviteten fr 1,0 kg Seltin

Redovisa en teoretisk berkning av aktiviteten

frn hlsosaltet Seltin med utgngspunkt frn

att 21 % (massandel) utgrs av naturligt kalium

(i KCl). Andelen K-40 i naturligt kalium samt

nuklidmassan fr K-40 finns i Physics Hand-

book, tabell 6.2 respektive 6.3. Aktiviteten blir

ett par gnger strre n Livsmedelsverkets grns

p 1,5 kBq/kg vilken dock ej gller fr kryddor.

H2 Moment B

1) Berkna energin fr elektronerna som kom-mer frn inre konversion i Cs-137-snderfall

Vilka r de teoretiska vrdena fr energierna

hos elektronerna frn inre konversion, nr de

kommer frn K- respektive L-skalet?

2) Vilka --snderfall blir det av Cs-137?

Skriv ner de tv reaktionsformlerna.

3) Bestm elektronernas maxenergi vid de tv betasnderfallen av Cs-137.

Sl upp maxenergin fr det vanligaste snder-

fallet och berkna energin fr det ovanligare

snderfallet (sjlva berkningen r trivial).

INLEDNING

Radioaktivitet har varit ett viktigt omrde fr bda

grundforskning, tillmpningar och samhllsdebatt

alltsedan den upptcktes av Becquerel och makarna

Curie i slutet av 1800-talet. Inte minst r mnga

mnniskor rdda fr strlning och radioaktivitet.

Men likavl som strlning i fr hga doser kan ge

cancer s r radioaktivitet ett viktigt hjlpmedel

inom medicinen, t.ex. vid behandling av cancer.

ven i rent tekniska sammanhang anvnds radio-

aktivitet, t ex vid kontroll av tjockleken p valsad

plt eller tunna folier, eller av massafldet i ett

pappersbruk. Radioaktivitet frknippas ocks ofta

med atombomber, men ven med fredligt anvn-

dande av krnenergi i krnkraftverk. Debatten om

krnkraftens inverkan p miljn och oss mnniskor

har varit hetsig, och inte minst de krntekniska

olyckorna i Harrisburg och Tjernobyl har pverkat

opinionen ver hela vrlden. ven strlning frn

radon har uppmrksammats alltmer de senaste de-

cennierna. Radon r den farligaste kllan till radio-

aktivitet i vr omgivning, men drabbar mest dem

som fortfarande bor kvar i s.k. radonhus, d.v.s. hus

byggda av byggmaterial med frhjt innehll av

uran, torium och radium. Sdana material har inte

anvnts till nybyggnation i Sverige sedan 1972,

men ldre hus behver ibland omfattande renove-

ring fr att inte klassas som hlsofarliga.

I1 Moment A

Radioaktiviteten i livsmedel ska bestmmas. Idag

finns bara tv relevanta isotoper som frekommer i

livsmedel; cesium-137 frn den havererade reak-

torn i Tjernobyl 1986 och sovjetryska bombprov p

1960-talet samt kalium-40, som r en naturlig och

mycket lnglivad isotop av grundmnet kalium.

Vid Tjernobylolyckan vren 1986 spreds radioak-

tivt cesium och jod med vindarna ver Europa.

Vissa delar av Sverige drabbades svrt av nedfall i

samband med regn. Efter olyckan utfrdes mt-

ningar frn flygplan som systematiskt flg ver

hela landet p lg hjd, och gammastrlningen frn

cesium mttes med en scintillationsdetektor. Resul-

tatet av dessa mtningar finns p kartor i laborato-

riet. Frmst drabbades ett blte frn Stockholms-

omrdet i sder till Vsterbotten i norr. Variation-

erna inom detta blte var dock avsevrda (beroende

p nederbrdens omfattning dygnen efter olyckan).

Vrst drabbades Gvle- och Sundsvallstrakterna

med aktiviteter p upp till 180 kBq per m2 markyta

frn Cs-137. Norrbotten drabbades inte nmnvrt,




men hr finns fortfarande cesium frn de sovjetiska

atombombsproven p den arktiska n Novaja Zem-

lja p 1960-talet.

Halveringstiden fr Cs-137 r 30,04 r, enligt Tuli

(1997). I nedfallet ingick ocks den hgaktiva iso-

topen Cs-134 med halveringstiden 2,0648 r (Ser-

geenkov 1994) och reaktionsformel

%

+ +

+ . (1)

Omedelbart efter nedfallet uppmttes Cs-134-

aktiviteter som var cirka 2/3 av aktiviteten frn

Cs-137. De vitt skilda halveringstiderna medfr att

frhllandet mellan aktiviteterna r en helt annan

idag. Man kan idag, med vr utrustning, inte ur-

skilja resterna av Cs-134 frn Tjernobyl, och i ned-

fallet frn krnvapenproven r andelen Cs-134 nra

nog obefintlig. Nr olyckan blev knd i Sverige s

varnade statens strlskyddsinstitut framfrallt fr

radioaktivt jod, som finns i stora mngden i kr-

navfall. Sdant jod utgjorde faktiskt en majoritet av

nedfallet ver Europa, men fick inte alls samma

allvarliga konsekvenser som cesiumet. Radioaktivt

cesium r inte alls lika farligt som jod. Jod ansam-

las i skldkrteln dr det kan orsaka cancer, medan

cesium sprider sig rtt jmnt i mindre knslig mus-

kelmassa och frsvinner helt ur kroppen p ngon

mnad.

Mngden cesium i livsmedel beror naturligtvis p

markbelggningen dr livsmedlet producerats, men

ocks p hur cesium, som r en tungmetall, anrikas

i nringskedjorna. Mossor och svampar tar ltt upp

tungmetaller. Renktt frn omrden med mycket

hg markbelggning 1986 kan drfr till och med

idag innehlla otilltna mngder cesium. Den bio-

logiska halveringstiden fr cesium i ren r dock

endast tv till tre veckor. Detta utnyttjade man, ge-

nom att fre slakt flytta smittade renar till omr-

den med lg markbelggning eller genom att std-

utfodra dem i hgn. Cesiumet avgr frmst med

urinen.

Allmnt finns cesiumet frmst i olika salter. Dessa

r tunga, och mycket cesium har drfr fljt vattnet

i naturen nedt. I bottensedimentet i de vrst

drabbade omrdenas sjar och vattendrag kan dr-

fr n idag hga aktiviteter i sediment uppmtas,

ven om detta numera r rtt sllsynt. Mygglarver

och andra insekter fr i sig cesium i bottenslammet,

och fiskarna livnr sig sedan p dessa larver. Fisk

frn de vrst drabbade sjarna och vattendrag kan

drfr n idag klassas som otjnlig och fr ej fr-

sljas. Det betyder inte att den r otlig, utan att

den r olmplig att ta ofta och i stora mngder. Se

Bestmmelser i rapportavsnittet.

I2 Moment B

Ett enkelt fall av betastrlning frn ett konstgjort

prov av cesium-137 studeras i viss detalj, i syfte att

illustrera fysiken bakom betasnderfall. Det intres-

santa hr r mest vad som verkligen hnder i en

atom som snderfaller med betastrlning.

I detta moment ska betastrlningen frn ett konst-

gjort prov med Cs-137 anvndas. Observera att i

Moment A mts gammastrlningen frn bl a

Cs-137 (eller snarare dotterkrnan Ba-137). Det

finns allts ett rent fysikaliskt samband mellan de

tv momenten. Gammastrlningen kommer ven

att komma in indirekt i detta moment, vilket kom-

mer att framg lngre fram.

Provet r en mycket liten mngd Cs-137 som r

inkapslad i en smal aluminiumstavs spets. Staven

frvaras normalt med spetsen i en liten behllare av

bly fr att minska strlningen till omgivningen.

I behllaren finns ven ett prov som avger alfa-

strlning frn isotopen Am-241. Denna isotop an-

vnds ofta i brandvarnare, eftersom alfapartiklar

stoppas ltt av minsta hinder, t ex rk i luften. Om

tiden medger kanske lraren visar en kort mtning

med detta prov. Alfastrlning innebr ju att en

krna delar sig i tv delar, dr den ena r alfaparti-

keln (en helium-4-krna) och den andra r kvarva-

rande dotterkrna. Sdana snderfall ger alltid en

fix rrelseenergi hos bde alfapartikeln och dotter-

krnan, vilket syns tydligt p datorskrmen. Betas-

trlning dremot har inte konstant energi hos beta-

partikeln (en elektron i detta fall), eftersom en

tredje partikel strlar ut en neutrino. Mer om fy-

siken bakom detta kommer lngre fram.

I detta moment ska ni ven studera inre konversion

(se stycket B1 Teori) vilket haft en historisk bety-

delse i fysiken. Nr Marie Curie fr ca hundra r

sedan ville mta upp betastrlning, och frska fr-

st den, s hade hon en detektor med lg knslig-

het, och dessutom bara fr hga betaenergier. Hon

lyckades drfr bara se elektronerna frn den inre

konversion, som inte p ngot stt r typiska fr de

elektroner som kommer frn sjlva atomkrnan.

Hon drog drfr fel slutsatser om betasnderfall




frn krnor. Saken reddes inte ut frrn efter frsta

vrldskrigets slut, nr grundforskning ter kom i

ropet och detektorerna blivit bttre.

D upptcktes rtt snart att betapartiklarna inte alls

har samma sorts spektrum som motsvarande alfa-

partiklar efter alfasnderfall. De har helt enkelt inte

en fix rrelseenergi lika vid alla snderfall. Man

sger att betaspektrum r kontinuerligt. Detta

kommer att synas klart redan efter ngon sekunds

mtning i detta moment. Denna upptckt var en

stor gta i mer n ett decennium, och alla mjliga

frklaringar lanserades av knda fysiker. Niels

Bohr, som ftt nobelpris i fysik fr sin frklaring

av atomens struktur, trodde att energin inte r en

bevarad storhet p atomr niv. Det var frst i br-

jan p 1930-talet som schweizaren Wolfgang Pauli

freslog att en hittills oknd, osynlig partikel

strlar ut tillsammans med betapartikeln och stjl

energi frn processen p ett slumpmssigt stt.

Detta r neutrinon. Pauli bad om urskt fr att han

freslagit en frklaring som aldrig skulle kunna

bevisas! Och det tog nda till 1956 innan amerika-

nen Frederick Reines fr frsta gngen lyckades

detektera neutriner i en jttestor detektor, som

stlldes alldeles utanfr en krnreaktor med mycket

hg aktivitet. ven denna upptckt gav (lngt se-

nare) nobelpris i fysik. Pauli hade d redan ftt no-

belpriset, men fr ngot helt annat: Pauliprincipen,

som frklarar det komplicerade periodiska syste-

met av grundmnen. Att underska neutrinerna och

deras egenskaper r fortfarande ett av fysikens allra

hetaste forskningsomrden, och tskilliga hundra-

tals miljoner dollar lggs ner varje r p mtningar

av neutriner, framfrallt dem som kommer frn

rymden. Kostnaderna beror p att det r s svrt

att detektera dem. Fr att stoppa hlften av en skur

med neutriner behvs en blydetektor som r ett

ljusr tjock! Neutrinon r i sjlva verket univer-

sums allra vanligaste partikel. Som tur var finns de

i s stora mngder att det trots allt fastnar ngra

d och d i stora detektorer.

MOMENT A

A1 Teori

Cesium

Figur 1 illustrerar att betasnderfall av Cs-137 oft-

ast (till 85 %) leder till att gammafotoner med

energin 0,66 MeV utsnds frn den exciterade dot-

terkrnan, Tuli (1997). Det beror p att s mycket

energi avges vid snderfallet att barium-krnan

som blir kvar oftast befinner sig i ett exciterat

(upprrt) tillstnd, dr protoner och neutroner rr

sig p ett vldsammare stt n i det normala (sta-

bila) tillstndet fr barium-krnan. Energierna inne

i krnan r kvantiserade, precis som fr atomernas

elektroner, s nr krnan efter ngon minut (i ge-

nomsnitt) lugnar ner sig, s avges alltid exakt

samma verskottsenergi i form av en gammafoton.

Denna energi r drfr typisk fr just snderfallet

av Cs-137 till Ba-137 och kan allts anvndas fr

att faststlla att det rr sig om just Cs-137 i provet,

ven om det faktiskt r Ba-137 som snder ut foto-

nen.

5,6 % av snderfallen gr direkt till stabilt Ba-137.

Snderfall av atomkrnor r allts en slumpprocess

som ofta kan ta olika vgar, med olika sannolikhet-

er. Det gr med andra ord inte att frutsga hur en

viss atomkrna kommer att bete sig, bara i rent

statistisk mening. Betastrlningen frn detta rtt

sllsynta direktsnderfall registreras inte av detek-

torn, som bara slpper in gammastrlning.

Figur 1. Snderfallsschema fr Cs-137, Tuli (1997).

Betasnderfall av Cs-134 till Ba-134 r mer kom-

plicerat, eftersom energin som avges r mycket

strre n fr fallet Cs-137. Snderfallet kan drfr

excitera barium-krnan till mnga olika rrelsetill-

stnd, och alla har specifika energier. Men inget

137

137

Cs

-

93.5 %

6.5 %

Ba

0.66 MeV5,6 %

94,4 %

85,0 % av alla snderfall

137Ba*

137Ba

137Cs

0,66 MeV




snderfall leder direkt till en stabil dotterkrna.

Den exciterade dotterkrnan kan drfr avge gam-

mafotoner av flera olika energier, men de ver-

gngar som starkt dominerar svarar mot energierna

0,605 MeV och 0,796 MeV, Sergeenkov (1994). I

ett prov med Cs-134 r det dessa fototoppar man

observerar tydligast. Som tidigare nmnts, kan

dessa fototoppar inte lngre registreras frn rester-

na av Tjernobylolyckan, p grund av den korta

halveringstiden fr Cs-134 jmfrt med tiden frn

olyckan. Som mest hade en student med sig renktt

med aktiviteten 35 kBq/kg i slutet av 1980-talet.

D kunde inte mindre n 11 olika fototoppar frn

olika snderfall av Ba-137 ses tydligt vid mtning-

en.

Kalium

I naturen finns och har alltid funnits naturliga radi-

oaktiva isotoper. En sdan r K-40. Figur 2 visar

snderfallsschemat fr K-40. Finns det K-40 i ett

prov, resulterar allts detta i en topp vid 1,46 MeV

i ett spektrum frn en gammadetektor. Observera

att bara 11 % av snderfallen ger gammastrlning.

EC (electron capture = elektroninfngning) innebr

att krnan fngar en elektron frn ett av atomens

inre skal. En proton i krnan omvandlas drigenom

till en neutron. Snderfall genom elektroninfng-

ning frekommer fr flera andra mnen, t.ex. Al-26

som har reaktionsformeln

+

+ + + . (2)

K-40 kan allts snderfalla till svl Ar-40 som

Ca-40. Det gr inte heller hr att frutsga hur en

viss krna kommer att snderfalla. Kvantfysiken

handlar ju om sannolikheter, och det finns inte

mnga processer i atomernas vrld som r exakt

frutsgbara.

Figur 2. Snderfallsschema fr K-40, Endt (1990).

K-40 har halveringstiden 1,277109 r, och utgr

bara 0,0117 % av naturligt frekommande kalium,

Endt (1990). Vxter, djur och vi mnniskor inne-

hller normalt ett par promille (massandel) kalium.

Trots de sm mngderna och den lnga halverings-

tiden s r K-40 den radioaktiva isotop som domi-

nerar strlningen frn vra kroppar.

A2 Utrustning

Gammastrlningen frn livsmedelsproverna regi-

streras av en scintillationsdetektor, en GDM20. Nr

en gammafoton trffar natrium-jodidkristallen i

detektorn vxelverkar den med materialet p olika

stt, bl.a. genom fotoeffekt. Fr att f ett renodlat

gammaspektrum skyddas detektorn av ett alumi-

niumhlje, som inte slpper igenom betastrlning-

en. Vid fotoeffekt avges fotonens hela energi inne i

sjlva detektorkristallen till en elektron som d fr

s hg kinetisk energi att den kan jonisera och ex-

citera mngder av atomer i sin nrhet. Nr dessa

atomer tergr till grundtillstndet utsnds ljus.

Detta ljus omvandlas i detektorn, via en fotomulti-

plikator, till en elektrisk puls proportionell mot fo-

tonens energi, som d kan registreras. Datorn sorte-

rar pulserna efter storlek (energi) i olika fack, som

kallas kanaler, och ett energispektrum erhlls. Om

provet utsnder fotoner av en och samma energi s

upptrder allts d en skarp topp p skrmen.

Denna fototopp r av central betydelse i detta mo-

ment. Andra processer sker ocks i detektorn, t ex

comptonspridning, men de r av mindre intresse

hr.

I Figur 3 visas ett typiskt energispektrum fr ett

prov med Cs-137 som avger gammafotoner. Alla

detekterade fotoner kommer frn fotoner som hade

energin 0,66 MeV. Men det r bara de som svarar

mot fototoppen som har blivit korrekt detekterade,

dvs som helt absorberats av detektorn och avgett

hela sin energi till den. De som syns till vnster om

denna topp (men till hger om comptonkanten)

blev inte av med hela sin energi, utan blev felregi-

strerade med fr lgt energivrde. Analysen byg-

ger endast p fototoppen, men vi kompenserar fr

de fotoner som blivit felregistrerade (eller som helt

missat detektorn) genom detektorns knslighet, se

rapportavsnittet, A4 Analys.

Detektorn omges av ett kraftigt blyskydd men all

bakgrundsstrlning absorberas ej av skyddet. Det

finns ocks radioaktiva isotoper i sjlva blyskyddet

(Pb-210), vilket r oundvikligt svida man inte har

rd att kpa gammalt bly dr denna strlning har

89 %-

1.46 MeV

40 40Ar Ca

40K

EC 11%




avklingat. Bakgrundsstrlningen kommer frsts

att stra det intressanta spektrumet frn provet om

det inte subtraheras bort.

Figur 3. Energispektrum fr prov med Cs-137.

A3 Experiment

A3.1 Provfrberedelser

1) Vg den mtbehllare (inklusive lock) ni ska anvnda. Om ni lnar ett prov, vg en tom be-

hllare.

2) Om ni tagit med er ett prov: placera det i mt-behllaren och stt p locket. Behllaren ska

vara helt fylld. Om livsmedlet r kladdigt s fr

ingen vtska komma utanfr krlet. I s fall fr

ni torka/sklja av behllaren s den blir torr

och ren.

3) Vg behllaren och berkna och anteckna prov-vikten.

4) Anteckna provets natur (t.ex. svamp) och ur-sprung (ort och datum fr inkp/jakt/fiske).

5) ppna detektorskyddet frsiktigt (det r tungt!) genom att skjuta undan locket, eller lyfta bort

blytackorna beroende p vilken detektor ni har.

6) Placera frsiktigt ert prov ovanp aluminium-skyddet i detektorn och stng locket igen.

A3.2 Datorfrberedelser

1) Logga in p datorn och ppna programmet Windas (Startmenyn, Alla program, LTU-

APPS, Windas).

2) Vlj menyn ARKIV, klicka p NYTT. Klicka OK fr det freslagna antalet kanaler. y-axeln

visar antal registrerade snderfall inom varje

energiomrde som svarar mot en kanal (med

en energibredd p ca 1-4 keV med nuvarande

kalibrering av systemet). x-axeln visar kanal-

nummer, som r direkt proportionellt mot den

registrerade fotonenergin.

3) Vlj menyn KALIBRERA, klicka FRN FIL. Vlj filen som heter BG+Kal i C:\TEMP. Detta

gr att x-axeln kalibreras till enheten MeV.

A3.3 Mtningar

1) Vlj menyn INSAMLING och klicka p START fr att brja registrera gammastrlning.

2) Om spektrumet p skrmen efter ngon minut inte har ngon topp vid 0,66 MeV (Cs-137),

tillkalla lrare. Medan ni vntar kan ni frska

besvara frgorna som ska ing i rapporten, se

stycket A1 Inledning, i rapportdelen.

3) Avsluta mtningen efter ca 10 minuter genom att vlj menyn INSAMLING och klicka p

STOP.

4) Spara hela spektrumet som en datafil genom att vlja menyn ARKIV och klicka p SPARA.

Lmpligt namn: GammaDatafil.

Om det i efterhand skulle visa sig att ngot gtt

snett s kan ni ladda ner programmet Windas frn

Fronter och analysera om er datafil.

5) Dra bort bakgrundsstrlningen genom att vlja menyn ARKIV och klicka p SUBTRAHERA.

Vlj samma fil som vid kalibreringen ovan. Fr

att spara tid har bakgrunden mtts i frvg av l-

rarna (genom att lta detektorn st tom och

mta). Egentligen ska bakgrundsstrlningen m-

tas omedelbart fre och omedelbart efter den

riktiga mtningen.

6) Spara spektrumet (se rutan nedan)

Spara ett spektrum genom att trycka p tangenten

Print Screen, uppe till hger p tangentbordet.

Klicka sedan p Startmenyn, Program, Tillbehr

(Accessories) och sedan p Paint. I Editmenyn i

Paint, vlj klistra in (paste). Spara bilden med ett

lmpligt namn, t.ex. HelaGamma.

A3.4 Analys av Cs-137-toppen

1) Zooma in p toppen genom att klicka med mu-sens vnsterknapp en bit till vnster om toppen

och med musens hgerknapp en bit till hger

om toppen. Vlj sedan menyn VISA och klicka

p EXPANDERA.




2) Markera toppen p samma stt som nr ni zoo-made in, men se nu till att klicka p rtt hjd i y-

led och precis dr toppen slutar i x-led, se Figur

4. Detta gr att skrpet inte kommer med i

analysen.

3) Bestm toppens medelenergi genom att vlja menyn BERKNA och klicka p CENTROID.

Kontrollera att energin r 0,66 MeV, i annat fall

tillkalla lrare.

4) Berkna antalet pulser i toppen genom att vlja menyn BERKNA och klicka p SUMMA.

5) Anteckna antal pulser per sekund (i Hz) liksom mttiden (i sekunder).

6) Spara det inzoomade spektrumet, se rutan ovan, t.ex. med namnet Cs-toppen.

7) terg till hela spektrumet igen genom att vlja menyn VISA och klicka p HELA SPEKTRET.

Figur 4. Hur man markerar en topp efter inzoomning.

A3.5 Analys av K-40-toppen

1) Gr p samma stt som fr Cs-137. Notera att K-40-toppen troligen ligger lite lgre n den

borde och att den kan vara vldigt svag. ven

om ni inte ser ngon tydlig topp s ska ni gra

samma analys som fr Cs-137. Om ni r oskra,

frga er lrare.

2) Anteckna antalet pulser per sekund, mttiden samt spara det inzoomade spektrumet, t.ex. med

namnet K-toppen.

A4 Checklista

Innan ni lmnar moment A, se till att ni har:

Provets massa.

Figur ver hela spektrumet.

Figur ver Cs-137-toppen (inzoomad).

Figur ver K-40-toppen (inzoomad) ven om den inte syns tydligt.

Antal pulser/s fr bde Cs-137-toppen och K-40-toppen.

Om ni hade ett prov med er, ta med det hem igen. Om ktt slngs i en papperskorg brjar

det lukta hemskt illa.

Ni som lnade ett prov, terstll det.

Diska behllaren ni mtt provet i ifall ni hade ett eget prov med er.

MeV

"toppen"

"skrp"vnster markr

hger markr




MOMENT B

B1 Teori

Figur 5 visar hur Cs-137 snderfaller till Ba-137.

Enda skillnaden frn motsvarande figur i Moment

A r att gammaenergin angetts med strre nog-

grannhet.

Figur 5. Snderfallsschema fr Cs-137. Av det totala

antalet snderfall gr allts 5,6 % direkt till grundtill-

stndet, 85 % gr via ett exciterat tillstnd och sedan till

-strlning och 9,4 % gr via ett exciterat tillstnd till

inre konversion (IK), se nedan. Referens: Tuli (1997).

Dotterkrnan kan efter snderfallet hamna direkt i

grundtillstndet (i 5,6 % av snderfallen), men

vanligtvis (94,4 %) blir dotterkrnan exciterad med

excitationsenergin 0,6616 MeV. Ssom framgr i

figuren ovan s gr sig dotterkrnan kvitt denna

verskottsenergi genom att utsnda en gammafoton

med energin 0,6616 MeV. Detta r normalfallet.

Ett betaspektrum karaktriseras av att det r konti-

nuerligt, d.v.s. att de frn krnan utsnda elektro-

nerna kan ha alla tnkbara rrelseenergier mellan

noll och ett maxvrde. Ls mer om frklaringen till

varfr det r s i kap 43.3 i Young & Freedman

(2012). Betapartiklar med energin nra noll kan

detektorn emellertid inte registrera noggrant.

Spektrumet r drfr avhugget i vnsterkanten.

Spektrumet frn Cs-137 domineras av betapartiklar

som snds ut vid snderfall till det exciterade till-

stndet, eftersom 94,4 % av snderfallen gr dit.

Den maximala kinetiska energin fr elektronen i

detta snder

Documents

Pedagogisk meritportfölj - Erik Elfgrenelfgren.net/Me/CV/incl/PedagogiskaMeriterErikE.pdf · Pedagogisk meritportfölj - Erik Elfgren