Think, pair, share
Vad är elektricitet och
magnetism för dig?
Vad vill du veta om
elektricitet/magnetism?
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?
* Hur har elen förändrat våra liv?
Föreställ dig hur det skulle sett ut för flera100 år sedan
hemma hos er innan det fanns el.
Vår elkonsumtion
• Fundera över allt under gårdagen som krävde
elektricitet. Gör en tabell som du delar upp i
olika kategorier: mat, hygien, media/nöje och
transport.
• Vilken kategori innehåller många exempel på
elanvändning? Vilken kategori kräver nästan ingen
elektricitet? I vilken kategori skulle man kunna
minska elförbrukningen?
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. (Andra kemisk-, värme-,
rörelseenergi)
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.
BLIXTAR
Moln är oftast positivt laddade
upptill och negativt laddade
nertill.
Marken är positiv (högsta punkten
också)
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?
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.
Vanliga batterier med olika spänning, volt.
12 V
1,5 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
ARBETA MED ENSKILT
Vem var Alessandro Volta?
Vem var André-Marie Ampere?
Sök information och skriv en kort faktatext om
följande två herrar. Vilka var de? Vad kom de på
och hur?
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)
RITA ETT KOPPLINGSSCHEMA
VI RITAR UPP KRETSARNA PÅ TAVLAN
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
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.
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)
Resistorns uppgift är att öka motståndet i strömmen och på så sätt minska strömmen
(t ex minska strömmen, dimmer, volymratt)
Hög spänning + liten resistans = stark ström.
Du ska leda ström från A till B.
Vilken leder bättre ? Varför?
B
A
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/mm2)
Ohm
Enheten för resistans
har fått sitt namn från den
tyske fysikern Georg Ohm.
Han upptäckte ett
samband mellan spänning
(U), resistans (R) och
strömstyrka (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 lösa...
• 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 Rtotal = R1 + R2 + R3
Parallellkoppling (överkurs)
1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3
ELSÄKERHET
Ta reda på/förklara följande begrepp:
Kortslutning
Överbelastning
Säkring/propp
Skyddsjordning
Jordfelsbrytare
Läxa till nästa lektion: Hur ser det ut hemma hos er?
Kortslutning
Avsiktligt- skapar en genväg för strömmen.
Strömmen tar alltid enklaste vägen
Oavsiktligt - en sladd kan ha blivit skadad. En för
kraftig ström i en ledning kan orsaka eldsvåda.
Säkringar
• Elcentralen, eller "proppskåpet", är
bostadens elektriska hjärta. Härifrån går
alla elledningar ut i bostaden. Här sitter
proppar som löser ut om ledningarna blir
överbelastade eller om det uppstår något
elektriskt fel.
• Orsaken till överbelastningen kan vara att
för många
g apparater
pp
används samtidigt
g
eller att en enskild apparat tar för mycket
ström.
8
Propp eller automatsäkring
• Det finns två typer av säkringar, propp
(diazed säkring) och automatsäkring
(diazed-säkring)
automatsäkring.
• En propp måste du ersätta när den löst
ut.
• Automatsäkringen däremot ska inte
bytas ut när den löst ut
ut. I stället
återställer du kontakten i funktionsläge.
10
Eluttag
• I våra bostäder finns två typer av
eluttag;
g; ojordade
j
och skyddsjordade
y
j
uttag.
• Du får bara ansluta en elapparat till ett
uttag som stickproppen passar till.
13
Jordade eluttag
• Eluttag kan ha ett skydd som heter jord. Om en
apparat blir spänningsförande ser skyddet till att
säkringen löser ut och bryter strömmen.
Till exempel om tvättmaskinens sladd är trasig.
• Har du ett ojordat uttag, det vill säga ingen
skyddsjord, kan du få en rejäl elstöt om en
apparat går sönder och blir spänningsförande.
• Det är extra viktigt att eluttag i kök och badrum
är jordade.
14
Jordfelsbrytare
• En jordfelsbrytare känner av om strömmen
går fel väg, som till exempel genom en
människa. Då bryter jordfelsbrytaren
strömmen snabbt.
• Jordfelsbrytaren minskar risken för att du
eller någon
g i din omgivning
g
g skadas av el.
• Kontrollera att jordfelsbrytaren fungerar och
att
tt strömmen
tö
bryts
b t när
ä d
du ttrycker
k på
å
testknappen (oftast märkt med T).
12
Elstötar
• En elstöt kallas på fackspråk för
elchock. Så länge
g en spänning
p
g är under
50 volt orsakar den sällan en farlig stöt.
Det kan däremot vara farligt att få en
stöt från
f å en elinstallation som har 230 V.
• E
En elstöt
l töt känns
kä
olika
lik b
beroende
d på
åh
hur
hög spänningen är. En liten stöt som du
till exempel kan få genom att ta i ett
elstängsel gör rejält ont.
15
Exempel på spänningar
•
•
•
•
•
•
•
Vanligt ficklampsbatteri
Bilb tt i
Bilbatteri
Nätspänning i hemmet
Kontaktledningar för
fö tåg
å
Luftledningar
Regionledningar
Riksomfattande
k ftl d i
kraftledningar
1,5 V
12 V
230/400 V
16 000 V
20 000 V
130 000 V
400 000 V
16
VARFÖR KAN FÅGLAR SITTA PÅ KRAFTLEDNINGAR
UTAN ATT PÅVERKAS AV SPÄNNINGEN
När fågeln väl landat med
båda fötterna på en
ledning kommer det att gå
en liten ström genom
fågeln.
Eftersom resistansen
genom fågeln är mycket
större än resistansen i
ledningsstumpen mellan
fötterna, blir strömmen
omärkbar.
Vad händer i kroppen när
du får ström i dig?
Kroppen leder ström. Att befinna sig i en miljö där
det finns risk för att komma i kontakt med spänningsförande föremål är därför livsfarligt. Vid högspänning
kan det räcka med att komma i närheten för att en
olycka ska inträffa.
Strömgenomgång kan bland annat leda till
t brännskador
t muskelkramp och vätskeförlust
t skador på nervbanorna
t påverkan på hjärtrytmen.
Hur omfattande skadorna blir påverkas
till exempel av
t hur stark strömmen är
t hur länge kroppen utsätts för strömmen
t hur stor yta på kroppen som kommer i
kontakt med strömkällan.
Det är också avgörande vilken väg strömmen
går genom kroppen – om den passerar hjärtat
är dödsrisken stor.
Vid en elolycka
• Om du vet hur man gör - bryt strömmen och ta loss den
skadade utan att utsätta dig själv eller andra för fara.
• Kontrollera den skadades tillstånd.
• Kalla på hjälp.
• Ge första hjälpen.
RING
112
18
Goda råd!
• Använd inte en trasig elektrisk produkt.
• Anlita en elinstallatör om du har trasiga
eluttag
g hemma.
• Använd inte brödrosten, borrmaskinen
eller andra inomhusprodukter ute.
• Kontrollera att sladdar är i gott skick
några sprickor. Är de trasiga ska de bytas ut.
• El och vatten hör inte ihop!
26
ELEKTRISK EFFEKT ( OCH ENERGI)
Elektrisk effekt är Hur många elektroner
vägguttagets spänning lyckas förflytta under en viss
tid. Spänningen (U) utför ett arbete. Ju fler elektroner
som kan förflyttas (I), desto högre effekt (P).
Det är viktigt att skilja mellan begreppen effekt och energi.
Effekten kan sägas vara ett mått på en elapparaters
arbetsförmåga och mäts i watt (W).
Energi beräknas som effekt gånger tid och mäts i Joule (J)
eller wattsekunder (Ws). Praktiskt används wattimmar
(Wh) eller kilowattimmar (kWh). Elräkningar.
ELEKTRISK EFFEKT (P)
• Effekt (P) mäts i Watt (W)
• Glödlampor har t ex olika effekt. Glödtråden i
60 W-lampan har mindre resistans än i 40 W lampan - alltså lyser den starkare. Det går mer
ström i 60 W - lampan.
• Effektlagen: Effekt = ström x spänning
• P=UxI
Ungefärlig effekt för några olika hushållsapparater
Apparat
Diskmaskin
Tvättmaskin
Mikrovågsugn
Brödrost
Strykjärn
Kaffebryggare
TV
Dator
Adventsljusstake
TV/Stand-by
Effekt
2000W
2000W
1500W
1000W
1000W
800W
140W
120W
21W
10W
HUR STOR ÄR EFFEKTEN?
Exempel:
En vanlig glödlampa på 60 watt som ansluts till elnätets 230 V ger en
ström på lite drygt 0.26 A.
En dammsugare på 1200 watt kommer att medföra en ström på över 5
ampere när den används.
Problem: Går den nyinköpta värmefläkten på 2000 watt att ansluta till
vägguttaget i sommarstugan? Det står 6A på säkringen i proppskåpet
och spänningen är 230V i vägguttaget.
Lågenergilampor ger i stort sett lika mycket ljus som vanliga glödlampor, men använder
betydligt mindre elektrisk energi (lägre ström flyter genom kretsen, effekten är lägre).
Lågenergilampan fungerar på ett sätt som inte strålar ut så mycket värme som den
vanliga glödlampan gör. För att få den vanliga lampan att lysa med önskad ljusstyrka
måste vi konstruera den så att den drar 60 watt, men en mycket stor del av den elektriska
energin övergår med den tekniken inte i ljus, utan i värme. Lågenergilampan fungerar på
ett helt annat sätt som gör att den bara blir ljummen, och det räcker med 11 watt för att ge
en ljusstyrka i samma storleksordning som den vanliga glödlampan på 60 watt.
RÄKNEEXEMPEL EFFEKT
• Hur stor blir strömmen (I) genom en 25 W lampa om den kopplas till 230 V (U)?
• På en lampa står det instämplat på sockeln 6V
5A. Hur stor är effekten?
