Elektricitet och magnetism. Elektromagneter
Hans Christian Ørsted (1777 1851) 1820 Hans Christian Ørsted upptäckte att elektricitet och magnetism i allra högsta grad hänger ihop Upptäckten innebar att man kan skapa magnetism med hjälp av elektricitet.
Elektromagnetism Upptäckten var att 1. Runt en elektrisk ledare uppkommer ett magnetfält. 2. Detta magnet fält är cirkulärt. 3. Fältlinjerna bildar cirklar runt ledaren.
Detta magnetfält är cirkulärt. Ledare
Tumregeln Håll ledaren i höger hand med tummen pekande i strömmens riktning Fingrarna pekar då i fältlinjernas riktning
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.
Jorden Inuti jordklotet är det som om det skulle finnas en stor stavmagnet. Det går magnetfält från jordens nordpol till jordens sydpol, vilka påverkar en kompassnål så att den alltid ställer in sig i nordlig riktning.
Elektromagnetiska fält
Permanenta magneter Magnetit (svartmalm) Det finns permanenta magneter(ständiga) som tillverkas ofta av stål (järn med hög kolhalt). Magneten har en syd och en nordsida.
Repellera/ attrahera Om du för två syd mot varandra så repellerar varandra. Om du för en syd och nord ände mot varandra attraheras de varandra.
Elektromagnetism Uppdrag 1 När det går en ström genom lidningen uppstår ett mycket kraftigt magnetfält. När strömmen slås av är elektromagneten inte magnetisk.
Elektromagneter Hur stark en elektromagnet är beror på strömmens styrka och antalet varv på spolen
Spole Då det går ström genom en spole, uppstår ett magnetfält både inne i och omkring spolen. En enkel spole gör man genom att linda en isolerad ledningstråd några varv kring en penna. Spolen är alltså spiralformad koppartråd Om spolen kopplas till ett batteri, bildas ett magnetfält. Ju större strömmen är och ju fler varv spolen har, desto starkare blir magnetfältet.
Tumregeln För att ta reda på vilket som är nordända på en spole, kan man använda sig av en tumregel. Tumregeln: Man håller höger hand över spolen så att fingrarna pekar i strömmens riktning. Då pekar tummen mot spolens nordända.
Hur fungerar en elmotor? Genom att byta polaritet på statorns poler luras rotorn till att rotera. A = axel
Elmotor 1 Av elmotorer finns det många modeller, men funktionen är samma för dem alla. D.v.s. magnetfältet mellan en elektromagnet och en permanentmagnet.
Så fungerar en elmotor När det går ström genom en spole blir den en magnet När det går ström genom en spole i ett magnetfält vrider spolen på sig Om vi regelbundet växlar strömriktningen genom spolen kommer den att rotera. Vi får en elmotor
Rotation 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.
PRAKTISK ARBETE 1. Du bygger en elmotor (driven av likström) enligt instruktionerna nedan.
Centralt innehåll Teknikutvecklingsarbetets olika faser: identifiering av behov, undersökning, förslag till lösningar, konstruktion och utprövning. Hur faserna i arbetsprocessen samverkar. Dokumentation i form av manuella och digitala skisser och ritningar med förklarande ord och begrepp, symboler och måttangivelser samt dokumentation med fysiska eller digitala modeller. Enkla, skriftliga rapporter som beskriver och sammanfattar konstruktions- och teknikutvecklingsarbete.
En elmotor omvandlar elektrisk energi till mekanisk energi. Det finns många sorters elmotorer, men principen för dem alla är att man med hjälp av magnetism får motorn att rotera. Motorn består av en rörlig del som kallas rotor eller ankare och en fast del som kallas för stator. Både rotor och stator har lindningar (spolar) av koppartråd. Genom att köra elektrisk ström genom dessa lindningar så skapas starka magnetfält. Varje spole blir en elektromagnet. Inom magnetismen är det så att olika poler dras till (attraherar) varandra. Sydpol dras till nordpol och omvänt. Lika poler stöter ifrån (repellerar) varandra. Om man i ett givet ögonblick har ett antal nordpoler i statorn (fasta delen) och samtidigt har ett antal sydpoler i rotorn (rörliga delen) så kommer rotorn att vridas så att dess sydpoler kommer så nära statorns nordpoler som det är möjligt. Om man nu hela tiden flyttar alla statorns nordpoler ett hack så kommer rotorn återigen att följa med i rotationen till dess sydpoler kommit nära statorns nordpoler igen. Man har alltså ett roterade magnetfält i statorn där polerna hela tiden byter plats och flyttar sig runt. Rotorns magnetpoler jagar då efter statorns och en rotation uppstår motorn går. På bilden ovan syns en förenklad elmotor med endast två magnetpoler på stator och rotor. I verkligheten är det många poler som sitter tätt hela varvet runt vilket ger ett jämnare kraftflöde och en starkare motor.