Think, pair, share Vad tänker du på när du hör ordet elektricitet? Vad vill du veta om elektricitet?
Elektricitet och magnetism
Frågeställningar utifrån det centrala innehållet Vad är spänning (U), hur förkortas spänning och vilken enhet mäts spänning i? Vad är ström (I), hur förkortas ström och vilken enhet mäts ström i? Vad är resistens (R), hur förkortas resistens och vilken enhet mäts resistens i? Vilka fyra faktorer påverkar resistens i en ledare? Hur använder man Ohms lag? För högre betyg: Hur använder man Ohms lag i mer komplicerade elektriska kretsar? Vad är skillnaden mellan seriekoppling och parallellkoppling Vad är en magnet och ett magnetfält? Vad är induktion? Hur fungerar en generator? Hur avgör man riktningen av ett magnetfält runt en ledare med hjälp av högerhandsregeln? Hur kan man konstruera och förstå en enkel elektrisk krets med ett batteri, lampor och en strömbrytare? Vad är ett jordat uttag? Vad är en säkring? Hur räknar man ut effekt? (Effektlagen) Vad används elektricitet används till i samhället? Hur har upptäckten av elektricitet förändrat vårt sätt att leva? Vilka energikällor finns det? Fördelar och nackdelar. Hur hänger fenomenen elektricitet och magnetism ihop?
Fundera på och skriv ner * Vad använder du elektricitet till hemma? Vad har du/ni för saker som drivs med el hemma hos dig? * Hur har elen förändrat våra liv? Föreställ dig och skriv ner hur du tror det skulle ha sett ut hemma hos er innan det fanns elektricitet.
http://www.ne.se/play/ur/program/174275
ELEKTRICITET Är något vi använder dagligen (elkonsumtion) Det används till uppvärmning, maskiner, datorer mm. Elektricitet är en form av energi. Med elektricitet kan man flytta energi från en plats till en annan (elproduktion). (Energi produceras av generatorer vid kraftverk, den förs vidare via kraftledningar, omvandlas med hjälp av transformatorer innan den kommer till våra vägg uttag)
ATOMENS BYGGNAD I en atom är det lika många protoner som elektroner alltså tar laddningarna ut varandra. Kärna Positiva Protoner Neutrala Neutroner Runt om Negativa Elektroner
ATTRAHERA OCH REPELLERA - - - - - + + + + - - - - - - - - - - - - - - - Olika laddningar dras mot varandra ( attraherar) Lika laddningar stöter bort varandra (repellerar)
STATISK ELEKTRICITET En atom är i normaltillstånd oladdad. Lika många positiva och negativa laddningar. Kärnan kan vi inte påverka men vi kan påverka elektronerna. Tar vi bort elektroner blir atomen positivt laddad. Tillför vi elektroner blir atomen negativt laddad.
STATISK ELEKTRICITET Statiskt elektricitet - Du kammar dig: Kammen sliter loss elektroner från ditt hår. Håret får underskott av elektroner och blir positivt laddat. När du sedan tar i något kommer elektroner från det föremålet strömma över till dig för att utjämna underskottet. Du får en elektrisk stöt.
+ + + + + + + + + + ÅSKA + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + En del moln har för många elektroner,andra har för få. Olika laddningar utjämnas med en blixt = elektroner som hoppar över.
BLIXTAR Det sker en urladdning (blixt) när de negativa elektronerna i molnen överförs till marken. Naturen strävar efter att jämna ut. I själva blixten kan det bli 30000 grader varmt.
HTTP://WWW.KUNSKAPSMEDIA.SE/ ELEKTRICITET.HTML
FÖRSTOD DU DET VI GICK IGENOM? Hur är en atom uppbyggd? Vad menas med repellera och attrahera? Hur bildas det statisk elektricitet? Kommer du ihåg hur en blixt kan uppstå?
ARBETA MED ENSKILT Vem var Alessandro Volta? Vem var André-Marie Ampere? Thomas Edison? Sök information och skriv en kort faktatext om de tre herrarna. Vilka var de och när levde de? Vad kom de på och hur?
?
RITA ETT KOPPLINGSSCHEMA
VI RITAR UPP KRETSARNA PÅ TAVLAN
GRUNDKOPPLING En lampa + 2 metalltrådar + batteri = elektrisk krets För att lampan ska lysa och ström ska kunna flyta måste det vara en sluten krets. 1880 visade Thomas A Edison just detta dvs att elektrisk ström kan skapa ljus.
VARFÖR LYSER LAMPAN? Elektroner, elektriska laddningar, strömmar från den fulla sidan i batteriet till den nästan tomma. Det bildas en elektrisk ström. Strömmen passerar lampan. Glödtråden i lampan är mycket tunn. Elektronerna trängs. De stöter till varandra. Glödtråden blir så varm att den sänder ut ljus.
LEDARE Material som leder ström bra kallas för ledare. En bra ledare innehåller många fritt rörliga ledningselektroner. Exempel på bra ledare är koppar, zink, aluminium, silver, guld, järn och kvicksilver (metaller)
ISOLATOR Material som inte leder ström kallas för isolatorer. Isolatorer innehåller få eller inga fritt rörliga ledningselektroner. Exempel på isolatorer är porslin, glas, plast, gummi, trä och papper (ex elektriska sladdar)
VAD ÄR ELEKTRISK SPÄNNING? Batterier har två poler - en pluspol och en minuspol. Vid minuspolen finns ett överskott av e och vid pluspolen ett underskott av e. Skillnaden i laddning mellan polerna kallas elektrisk spänning. Ju större skillnaden är, desto större är spänningen. Naturen strävar efter att utjämna den.
SPÄNNING (U) Spänning mäts i volt och förkortas V. Elektrisk spänning mäter man med en voltmeter. 1,5 V Vanliga batterier med olika spänning, volt. 12 V flera miljoner V 4,5 V
VAD ÄR ELEKTRISK STRÖM? Elektrisk ström är laddningar (elektroner) i rörelse. Strömmens riktning går från + till - säger man, men egentligen går den från - till + (elektronerna). Om man kopplar ihop ett batteris plus- och minuspol med en metalltråd kan elektronerna röra sig från den negativa polen till den positiva. En elektrisk ström uppstår och fortsätter tills skillnaden i laddningar har jämnats ut (överskottet vs underskott).
STRÖM (I) Mått på ström: Antalet elektroner som passerar tvärsnittet (sladden) per sekund. Tänk på exempelvis en trafikerad gata, trafikström. Ström mäts i enheten Ampere (A) Elektrisk ström mäter man med en amperemeter. Även om det är lite ström t ex 1 A passerar mängder med elektroner tvärsnittet. 1 A motsvarar ca 6 triljoner elektroner som passerar snittet. En sexa följt av 18 nollor. En dator drar ca 5A.
STRÖM OCH SPÄNNING Om man jämför en elektrisk krets med en flod så är spänningen höjdskillnaden och strömmen vattenmängden i floden
https://gleerupsportal.se/laromedel/fysik-7-9/article/ eca764eb-77a4-4d33-b7c6-ea0a8197dbf8?page=9999
KOMMER DU IHÅG BEGREPPEN? Vad är spänning? Hur förkortas spänning? Vilken enhet mäts spänning i? Vad är ström? Hur förkortas ström? Vilken enhet mäts ström i?
RESISTANS (R) Resistans= är ett mått på hur stort motstånd elektroner möter då de ska flytta sig i en ledare. Ju större resistans/motstånd ett ämne har, desto sämre leder det ström. Resistorns uppgift är att öka motståndet i strömmen och på så sätt minska strömmen (t ex minska strömmen, dimmer, volymratt) Det elektriska motståndet (resistansen) beror på 4 saker: Materialet Längden Tjockleken Temperatur Bra ledare = liten resistans t ex Cu och Ag har lägre res än Fe. Kort ledare = liten resistans Tjock ledare = liten resistans Låg temperatur = liten resistans (supraledning) Hög spänning + liten resistans = stark ström.
Du ska leda ström från A till B. Vilken leder bättre? Varför? A B Lång smal järntråd A B Bred kort guldledare
RESISTIVITET För att enkelt kunna jämföra olika ämnens förmåga att leda ström har begreppet resistivitet (resistansen på 1m/mm 2 )
Ohm Enheten för resistans har fått sitt namn från den tyske fysikern Georg Ohm. Han upptäckte ett samband mellan spänning (U), resistans (R) och ström (I) vid sina experiment. Sambandet kallas därför Ohms lag. U = R x I, R = U/I, I = U/R
RÄKNEXEMPEL Vilken ström passerar genom motståndet 46,, när spänningen är 230V? I= U/R= 230V/46 Ohm = 5A Ström, I, enhet ampere A Spänning, U, enhet volt V Resistans, R, enhet ohm
Fler räkneuppgifter att Hur stor är resistansen (R) om spänningen (U) är 24 V och strömmen (I) är 2A? Hur stor är spänningen (U) om strömmen (I) är 0,2 A och resistansen (R) är 5 Ω? I en krets finns det ett motstånd med resistansen (R) 6 Ω och strömmen (I) 4 A. Hur stor är spänningen (U) i kretsen?
SERIE OCH PARALLELLKOPPLING AV RESISTORER Seriekoppling R total = R 1 + R 2 + R 3 Parallellkoppling (överkurs) 1/R total = 1/R 1 + 1/R 2 + 1/R 3
TVÅ OLIKA KRETSAR
SERIEKOPPLING Vid seriekoppling kan strömmen bara gå en väg. Vid seriekoppling av flera lampor delar lamporna på batteriets spänning. Ju fler lampor desto lägre spänning får varje lampa och lyser då sämre. Blir en lampa trasig bryts kretsen och alla lampor slocknar. Vid seriekoppling kopplas pluspol till minuspol. Finns i adventssljustakar, julgransbelysning. Vid seriekoppling av batterier lyser de lampor som är i kretsen starkare än vad de skulle gjort på endast ett batteri. När man seriekopplade batterier kan man addera deras spänning med varandra. Tex har jag seriekopplat 3 stycken 1,5 volts batterier med varandra är spänningen som passerar lampan 4,5 volt, 1,5 V+1,5 V + 1,5V ( se 4,5 V batteri).
PARALLELLKOPPLING I parallellkopplade kretsar kan strömmen gå fler vägar. Om en komponent slutar att fungera, exempelvis en lampa, tar strömmen vägen genom den krets som inte är bruten. Det är samma spänning i alla lampor i hela kretsen. Alla lampor lyser med samma intensitet eftersom varje lampa är direkt kopplad till batteriet (egna kretsar) Finns t ex taklampor, gatubelysning. Batterier tar slut snabbare vid parallellkoppling (strömmen blir större - jämnas ut fortare) Vid parallellkopplade batterier kopplas minuspol till minuspol och pluspol till pluspol. Vid parallellkoppling av två 1,5 volts batterier kommer det att visa på samma spänning som ett batteri dvs 1,5.
Varför seriekoppla eller parallellkoppla? Vad är vårt mål? Parallellkoppling - hela kretsen bryts inte om en lampa går sönder, lamporna lyser starkare. Seriekoppla - enkelt och billigt, lätt sätt att få lägre spänning, lamporna lyser längre