Magnetism och elektromagnetism

Transkript

1 Teknikområde Magnetism och elektromagnetism Magneter upptäcktes i staden Magnesia i Grekland. Magneter kan dra till sig föremål som innehåller mycket järn (eller kobolt eller nickel). Man kan tex. använda en magnet och ett järnföremål för att plocka upp saker då föremålet också blir magnetiskt. Både koppar och aluminium är omagnetiska, precis som de flesta ämnen. Permanenta magneter (ständiga) tillverkas ofta av stål (järn med hög kolhalt). Man kan ha praktisk nytta av magneter. Information på disketter, hårddiskar, betalkort och videoband lagras Sidan 1 av 12

2 med hjälp av magnetism. Magneter används även för att sätta upp saker på som kylskåpsdörren, whiteboardtavlor m.m Kompassen innehåller en magnet som ställer in sig efter jordens magnetiska kraftfält (jorden är nämligen en stor magnet). Eftersom kompassnålens nordände ställer in sig mot norr, finns tydligen jordens magnetiska sydände i norr. Var försiktigt med magneter eller järnföremål i närheten så att du inte påverkar kompassen. De vanligaste magneterna är formade som stavar (stavmagneter). De är oftast röd och vit målad. Den rödmålade änden kallas nordpol och den vitmålade kallas sydpol. En annan vanlig magnet är hästskomagneten. Den är starkare än en stavmagnet pga. att polerna ligger närmare varandra. varandra. Om du för två röda ändar mot varandra stöter de bort varandra. Man säger att de repellerar Om du för en röd och vit ände mot varandra dras de mot varandra. Man säger att de attraherar varandra. Om du sågar itu en stavmagnet har du fått två nya magneter. Magnetisering Sidan 2 av 12

3 Man magnetiserar föremål ut av järn genom att stryka med en stavmagnet på föremålet. (Många gånger åt samma håll). Magnetfält En magnet omger sig med ett osynligt magnetfält, som påverkar järnföremål utan att magneten behöver röra vid dem. Häller man ut järnfilspån runt magneten kommer järnfilspånen att ordna sig längs linjer. Detta kallar man för magnetens fältlinjer. sydänden. Eftersom magnetfältet är starkast i närheten av magnetens ändar, ligger fältlinjerna tätare där (mer packat av linjer). De magnetiska fältlinjerna bildar slutna banor. Fältlinjerna går även inne i magneten. Fältlinjerna går från nordänden till Magnetfältet kring en ledare Strömmen i ledaren ger upphov till ett magnetiskt fält. De magnetiska fältlinjerna går runt ledaren i cirklar. Ju längre från ledaren man kommer desto svagare blir magnetfältet. När man vill rita ut magnetfältet kring en ledare så börjar man med att rita en cirkel som föreställer ledaren sedd från kortänden. Spolar Sidan 3 av 12

4 En enkel spole gör man genom att linda en isolerad ledningstråd några varv kring en penna. Spolen är alltså spiralformad och tråden är oftast av koppar. Om spolen kopplas till ett batteri, bildas ett magnetfält. Det magnetfält som uppstår då det går ström genom en spole, påminner om magnetfältet kring en stavmagnet. Ju större strömmen är och ju fler varv spolen har, desto starkare blir magnetfältet. För nordände använda Då att ta reda på vilket som är på en spole, kan man sig av en tumregel. Tumregeln: Man håller höger hand över spolen så att fingrarna pekar i strömmens riktning. pekar tummen mot spolens nordände. Elektromagnetism Elektrisk ström ger alltså upphov till ett magnetfält. Detta kan man använda sig av då man vill tillverka en elektromagnet. Du kan själv enkelt tillverka en elektromagnet genom att linda en ledningstråd runt en spik som du kopplar till ett batteri. Elektromagneter används i många elektriska apparater tex. ringklockor, bildrör till datorskärmar och tv-apparater, elmotorer, magnetlås (dörrar) och lyftkranar. Inuti en elektromagnet är en elledning lindad många varv runt ett järnstycke. Sidan 4 av 12

5 När det går en stor ström genom lidningen uppstår ett mycket kraftigt magnetfält som gör elektromagneten magnetisk. När strömmen slås av är elektromagneten inte magnetisk. Tekniska lösningar - Vad använder vi elektromagneter till!? Den elektriska ringklockan Strömkretsen i en elektrisk ringklocka sluts och öppnas som följd av växelverkan mellan en elektromagnet och ett järnstycke. Sidan 5 av 12

6 Elmotorn Av elmotorer finns det många modeller, men funktionen är samma för dem alla. Dvs magnetfältet mellan en elektromagnet och en permanentmagnet. Hur fungerar en elmotor då? Vi vet att det kring en spole finns ett magnetfält då det går en ström igenom spolen och att detta har en nordpol och en sydpol. Spolens nordpol kommer att stötas bort från magnetens nordpol och spolen vill då vrida sig ett halvt varv. Strömmen kommer att ändra riktning och spolen vill då vrida sig ytterligare ett halvt varv. Detta upprepas hela tiden. Bl.a. pappersmaskiner, hjulen på elektriska lok, hushållsmaskiner och många leksaker snurrar med hjälp av elmotorer. Sidan 6 av 12

7 Högtalare från en förstärkare. I de flesta högtalare alstras ljudet av en papptratt som sätts i vibration med hjälp av växelverkan mellan en spole och en permanentmagnet. Ljudet, som man hör från högtalaren, beror på den ström, som leds till elektromagneten Laboration 1 Titta på sidan 4. Bygg en enkel elektromagnet med hjälp av en järnpinne, en isolerad tråd och ett batteri. Undersök hur den fungerar och skriv ner dina resultat på s. 12. Laboration 2 Konsten att bygga en elmotor 1. Börja med att läsa igenom hela laborationen. 2. Hämta sedan följande material: Byggplatta Lackerad koppartråd (Koppartråd som är isolerad med en speciallack.) 5 st. synålar 1 st. kork 2 st. krokodilklämmor 2 st. el-sladdar med banankontakter 1 st. 4,5V batteri U-magnet 3. Så här kommer det att se ut så småningom Förutom U- magneten som inte är med. Sidan 7 av 12

8 4. Börja med att sätta in en av nålarna i centrum i ändan av korken, låt ca 2 cm stick ut. 5. Linda sedan koppartråden runtkorken. Låt ca 4 cm av bägge ändarna sticka ut. Så här: 6. Tvinna sedan ändarna 1cm, låt de vara parallella (otvinnade) i 1,5 cm för att sedan bli tvinnade igen. 7. Nu kommer en klurighet. Du skall med en kniv skrapa av lacken på koppartråden på UTSIDAN av trådarna. HÄR! Dvs. där trådarna inte är tvinnade. Låt lacken vara kvar överallt på resten! 8. Nu skall nålarna sättas på plattan, så att nålen i änden av korken vilar på 2 st. och där ni skrapat av lacken på Sidan 8 av 12

9 koppartråden på 2 st. Det bör nu se ut så här! 9. Sätt en U-magnet över din motor. 10. Sätt fast de två krokodilklämmorna till de nålar som koppartråden vilar på. Koppla till sladdarna till batteriet. Motorn är klar och kan behöva lite hjälp att snurra igång. Laboration 3 Bygg en elektrisk ringklocka. Se extrablad. Laboration 4 Bygg en högtalare Uppgift Att tillverka en högtalare. Ni får själva designa den så att den blir snyggast! Material Kartong, ritpapper, isolerad koppartråd, liten magnet (med N och S på de platta sidorna), tejp, limpistol etc. Utförande Sidan 9 av 12

10 1. Börja med att fundera ut hur en högtalare ser ut. 2. Gör en enkel ritning på nästa sida av er högtalare. Sätt ut mått. När ni är klara med den och diskuterat med Johan så ska ni göra en riktigt fin ritning på ett så kallat millimeterpapper. Sidan 10 av 12

11 3. Börja med att tillverka högtalarlådan av kartong. Arbeta lugnt så att den blir riktigt fin. Du måste kunna öppna den baktill för att sätta in spolen. 4. Skär ut ett runt hål i högtalarlådan för pappkonen. 5. Tillverka en kon av ritpapper. Johan berättar hur. Dess diameter ska vara något mindre än hålets diameter. Tejpa konen löst i hålet. Konen ska kunna röra sig i takt med ljudvågorna. 6. Gör en spole av koppartråd genom att linda den varv runt ett finger eller en penna. Låt koppartrådens ändar vara lösa. Skrapa trådändarna med sandpapper eller en kniv. Fäst spolen på konens spets med tejp. 7. Fäst koppartrådens ändar på baksidan av högtalaren. 8. Limma fast magneten så nära spolen som möjligt utan att nudda den. 9. Koppla högtalaren till högtalaruttaget på en stereo och vrid sakta upp volymen. För hög volym kan bränna upp spolen. 10. Hur kan du göra för att förbättra din högtalare? Sidan 11 av 12

12 Ex på högtalare Sidan 12 av 12