Kommentarer till målen inför fysikprovet. Magnetism & elektricitet

Transkript

1 Kommentarer till målen inför fysikprovet Magnetism & elektricitet

2 Skillnaden mellan spänning, ström och resistans Spänningen är själva drivkraften av strömmen och mäts i enheten volt, V. Finns ingen spänning kan det heller inte finnas någon ström. Ström är flödet av elektroner och mäts i ampere, A. Resistansen är motståndet för elektronerna i ledningen/kretsen och mäts i ohm,. Det finns alltid ett motstånd i en ledare och i elektriska apparater. Motståndet i kretsen gör att en del av strömmen omvandlas till värme, tänk t ex på en mobilladdare som blir varm.

3 Att det finns ett samband mellan spänning, ström och resistans i elektriska kretsar samt hur det används i vardagliga sammanhang Det var tysken Georg Simon Ohm som upptäckte sambandet på talet, därför kallas det Ohms lag. Lagen lyder att spänning = resistans ström. Den innebär dels att om spänningen ökar så ökar även strömmen. Dels även att ju större resistans ett ämne har, desto sämre leder det ström. Ohms lag är en viktig och användbar formel för att kunna göra beräkningar i olika kretsar. Vet man två faktorer (t ex spänningen och resistansen eller strömmen och spänningen) kan man med hjälp av formeln alltid beräkna den tredje faktorn (strömmen eller resistansen).

4 Skillnaden mellan en vanlig magnet och en elektromagnet En vanlig(permanent) magnet är magnetisk hela tiden. En elektromagnet kan man stänga av, den är alltså bara magnetisk när det går ström genom spolen. En elektromagnet består av en spole som är lindad runt en järnkärna. Järnkärnan blir magnetisk när det går ström genom spolen. Det går ingen ström i järnkärnan. Hur stark en elektromagnet är beror på strömmens styrka och antalet varv på spolen. Oavsett vilken magnet det handlar om så har magneter en nordände och en sydände. Två lika ändar repellerar (stöter bort) varandra och två olika ändar attraherar (dras till) varandra.

5 Hur magnetism upptäcktes och hur nya kunskaper idag har gett oss tekniska lösningar Det var dansken Hans Christian Ørstedt som upptäckte att elektriska och magnetiska fenomen hör ihop i början av 1800-talet. Av en slump upptäckte han att en kompassnål (liten magnet) rörde sig i närheten av en elektrisk ledare när det gick ström genom ledaren. Alltså måste det uppstå ett magnetiskt fält runt en ledare. Detta magnetfält påverkar i sin tur kompassnålen och får den i rörelse. För att ta reda på magnetfältets riktning kan man använda sig av tumregeln. I och med Ørstedts upptäckt kunde man tillverka elektromagneter. Elektromagneter är oerhört användbara och används överallt. T ex i högtalare, transformatorer, tvättmaskiner, svävande tåg, hårddiskar, elmotorer, generatorer, till att lyfta tunga saker av metall, magnetiska lås etc.

6 Hur man kan producera ström med hjälp av en spole och en magnet Genom induktion. Om man låter en magnet röra sig inuti eller nära en spole så uppstår (induceras) ström i spolen.

7 Kunna förklara om det är det likström eller växelström som produceras vid induktion Den snurrande magneten (eller att magneten rör sig upp och ner) inne i spolen skapar en ström som hela tiden byter riktning, alltså växelström.

8 Kunna förklara att mängden ström som induceras beror på tre olika faktorer Ju snabbare magnetfältet förändras inuti spolen, desto starkare blir den ström som skapas. Ju fler varv spolen har, desto starkare ström. Ju starkare magnet, desto starkare ström.

9 Beskriva hur induktionsström upptäcktes Det var den engelska fysikern Michael Faraday som 1831 upptäckte induktionsströmmen. Han märkte att om ett magnetfält växlar i en spole så uppstår det en ström i spolen.

10 Beskriva hur induktionsströmmen har påverkat vårt samhälle Genom upptäckten av induktionsströmmen förändrades hela samhället. Nu gick det att få ut elektriskt ljus och elektricitet till alla hushåll och fabriker. Men det är inte bara när vi producerar el som vi använder oss av induktion. Induktion används i nästan alla elektriska apparater, till exempel telefoner, tv-apparater, datorer och dammsugare.

11 Hur elektromagneter kan användas för att skapa rörelse i en elmotor När det går ström genom en spole i ett magnetfält vrider spolen på sig (spolens magnetiska nordände vill vrida sig mot hästskomagnetens sydände). Om vi regelbundet växlar strömriktningen genom spolen kommer den att rotera vi får en elektrisk motor. En elmotor omvandlar elektrisk energi till rörelseenergi.

12 Veta vad en generator är och hur den fungerar En maskin som producerar ström kallas för en generator. Generatorer finns i många olika varianter, men principen är alltid densamma: En magnet ska snurra i närheten av en spole, eller omvänt ska spolen snurra i ett magnetfält. Den snurrande magnetens rörelseenergi omvandlas till elektrisk ström i spolen (alltså tvärtom jämfört med en elmotor). Strömmen som uppkommer växlar hela tiden riktning växelström. De riktigt stora generatorerna finns i olika kraftverk (vatten-, kärnkraft- och vindkraftverk). Gemensamt för dessa är att de består av en kraftig magnet som roterar inuti en spole. Det som skiljer dem åt är på vilket sätt magneten i generatorn börjar snurra. I t ex ett vindkraftverk är det vinden som sätter magneten i rörelse och i ett vattenkraftverk är det forsande vatten.

13 Veta skillnaden mellan likström och växelström Likström har samma riktning hela tiden. Batterier har likström, där rör sig elektronerna åt samma håll, från minuspol till pluspol. Ström som hela tiden ändrar riktning kallas för växelström och fås vid induktion.

14 Hur elektrisk spänning kan ökas Spänningen som induceras i en generator beror på: antalet lindningsvarv på spolen, magnetens styrka och den hastighet som magneten snurrar med.

15 Kunna förklara att en generator producerar ström genom att omvandla rörelseenergi till elektrisk energi Se den översta punkten på generatorer. Kunna förklara att storleken på den spänning som induceras i generatorn är beroende av olika faktorer Se punkten ovan hur elektrisk spänning kan ökas.

16 Veta vad en transformator kan användas till En transformator används till att höja eller sänka spänningen. Detta görs t ex vid kraftverk då man vill höja spänningen innan den elektriska energin skickas iväg i de långa kraftledningarna (för att minska energiförluster). Sedan behövs spänningen transformeras ned innan den når hushållen och även många elektriska apparater kräver ytterligare nedtransformering, t ex mobilladdare, för att inte gå sönder.

17 Hur en transformator är uppbyggd och fungerar En transformator består av en sluten järnkärna med två spolar. Spolen där strömmen kommer in kallas primärspolen. Den andra spolen, där strömmen går ut, kallas sekundärspolen. En transformator fungerar bara med växelström. Om det är fler lindningsvarv på primärspolen än på sekundärspolen minskar spänningen (V) samtidigt som strömstyrkan (A) ökar. Om det tvärtom är färre lindningsvarv på primärspolen än på sekundärspolen ökar spänningen (V) samtidigt som strömstyrkan (A) minskar.