Facit till ”TESTA DIG SJÄLV” i Fysikboken
v.35, kap. 11.1(s.309):
Förklara begreppen
• Lägesenergi: Den energi ett föremål har genom sitt läge.
• Rörelseenergi: Den energi ett föremål har genom sin rörelse.
• Kemisk energi: Energi som finns lagrad i kemiska föreningar.
• Energiprincipen: Energi kan varken förstöras eller nyskapas, utan bara omvandlas mellan
olika former.
• Verkningsgrad: Anger hur stor andel av tillförd energi som omvandlas till nyttig energi.
1. Mekanisk energi
2. Kemisk energi finns i allt vi äter, men också i olja, bensin, gas, kol och batterier.
3.
a) Lägesenergi och rörelseenergi (mekanisk energi)
b) Kemisk energi och strålningsenergi
c) Kärnenergi och strålningsenergi
4. Värmeenergi är egentligen rörelseenergin hos materiens minsta delar, atomerna.
5.
a) Elektrisk energi omvandlas till rörelseenergi.
b) Kemisk energi omvandlas till elektrisk energi och därefter vidare till strålningsenergi.
6. Det betyder att 30 % av den tillförda energin omvandlas till nyttig energi.
7. Effekten är 0,8 · 230 · 2,5 W = 460 W.
8. Arbetet att lyfta båten är 8000 · 3,5 Nm = 28000 Nm = 28000 J. Om det görs på 20 s så är
effekten 28000/20 W = 1400 W. Den tillförda effekten är 1400/0,8 W = 1750 W.
v.36, kap. 4.5(s.125):
1. Till exempel elektrisk energi och strålningsenergi.
2. Den absoluta nollpunkten inträffar vid −273 °C. Vid den temperaturen upphör all rörelse
hos molekylerna.
3. När is smälter sliter sig molekylerna loss från sina fasta platser och börjar röra sig fritt
omkring varandra. Isen övergår till vätskeform – vatten. När vattnet sedan kokar har
molekylerna så hög hastighet att de lämnar vattnet. Vattnet förångas.
v.36, kap. 11.2(s.316):
Förklara begreppen
• Förnybar energikalla: Energikällor som förnyas av solen.
• Biobränslen: Gemensamt namn för ved, ris, sly havre, halm och snabbväxande energiskog.
• Jordvärme: Använder värmen i marken som energikälla.
• Bergvärme: Utnyttjar värmen som finns i berggrunden som energikälla.
• Luftvärme: Använder den värme som finns i utomhusluften som energikälla.
• Vindkraft: Använder sig av energin i vinden som energikälla.
1. Målen 20/20/20 är tre mål som innebär att andelen förnybar energi ska vara 20 %, att den
totala energianvändningen ska minska med 20 % och att utsläppen av växthusgaser ska
minska med 20 % jämfört med 1990 års värde. Dessa mål ska vara uppfyllda 2020.
2. Till exempel vattenkraft, vindkraft och biobränslen.
3. Vindkraften
4. Ungefär hälften av den elektriska energin vi använder kommer från vattenkraften i
Sverige. Ungefär lika stor andel kommer från kärnkraft.
5. För att biobränslen inte ska öka växthuseffekten krävs det till exempel att ny skog
planteras när den befintliga avverkas. På så sätt använder den nyplanterade skogen den
koldioxid som den avverkade skogen lämnar efter sig om den till exempel eldas upp som
ved.
6. En värmepump fungerar så att en vätska får cirkulera genom en slang som antingen har
blivit nergrävd eller borrats ner i berggrunden. Vätskan i slangen får samma temperatur
som marken/berggrunden. Vätskan pumpas sedan upp och i pumpen används vätskans
värmeenergi för att värma upp vatten. Det vattnet kan sedan användas som varmvatten.
Vätskan pumpas ner i marken igen för att bli uppvärmd.
7. Man kan utnyttja energin i solens strålar genom solfångare och solceller. I en solfångare
används strålningsenergin från solen till att värma upp vatten. I solceller omvandlas
strålningsenergin från solen till elektrisk energi.
8. Geotermisk energi uppkommer genom att det sker radioaktiva sönderfall i jordens inre
som skapar värme.
9. Vi har jämförelsevis god tillgång på energikällor som förnyas varje dag med hjälp av
solen, till exempel våra forsande älvar, vindrika områden både på land och vid kusterna
samt vår växande skog. Andelen förnybar energi i Sverige är redan i dag nästan 50 %, de
flesta andra länder är inte i närheten av den siffran.
v.36, kap. 9.1(s.256):
Förklara begreppen
• Enkla maskiner: Anordningar som hanterar kraft och gör arbete lättare.
• Mekanikens gyllene regel: Det man vinner i kraft, förlorar man i väg.
• Fysikaliskt arbete: Fysikaliskt arbete utförs när man övervinner en kraft och förflyttar ett
föremål.
1. I a och c
2. Trappor, skruvar och serpentinvägar
3. Gungbräda, tång, kofot och spett.
4.
a) 200 N
b) 400 Nm
5.
a) Inget arbete alls
b) 60 Nm
6.
a) 1 Nm
b) 1 Nm
c) 100 g
7. 1 m
8. 0,8 Nm
9. Motvikten minskar den energi som krävs för att driva hissen.
v.37, kap. 9.2(s.260):
Förklara begreppen
• Lägesenergi: Energi som ett föremål har genom sitt läge.
• Rörelseenergi: Energi som ett föremål i rörelse har.
• Mekanisk energi: Gemensamt namn for lägesenergi och Rörelseenergi.
• Effekt: Effekt är det arbete som utförs på en viss tid.
1.
a) Newton (N)
b) Newtonmeter (Nm) eller joule (J)
c) Newtonmeter (Nm) eller joule (J)
d) Watt (W)
2.
a) Rörelseenergi
b) Lägesenergi
c) Den har både läges- och rörelseenergi.
3.
a) 60 N
b) 120 J
c) 120 J
4. 225 W
5.
a) 400 N
b) 2 000 J
c) 400 W
6. 60 W
7. Lägesenergin är 12 J och rörelseenergin är 4 J.
8.
a) 4 m.
b) Arbetet per sekund är 12000・4 Nm=48000 Nm. Effekten som krävs är alltså 48000 W
= 48 kW.
v.38, kap. 5.5(s.160):
1. Ljus, ultraviolett strålning och mikrovågor är tre exempel på strålningsenergi.
2. Växterna tar upp solens strålningsenergi och binder den i druvsockermolekyler. Det kallas
fotosyntes.
3. Växter och djur kan frigöra den kemiskt bundna energin genom att sönderdela ämnena i
födan, till exempel druvsocker. Det kallas förbränning.
v.38, kap. 10.2(s.278):
Förklara begreppen
• Jon: En atom med för många eller för få elektroner.
• Atomnummer: Anger hur många protoner som finns i atomkärnan.
• Masstal: Summan av antalet protoner och neutroner i en atomkärna.
• Isotoper: Atomer med samma antal protoner men med olika antal neutroner.
1. En atom består av positivt laddade protoner, oladdade neutroner och negativt laddade
elektroner.
2. 2 st
3. Alla atomer är elektriskt neutrala, det vill säga de har ingen laddning alls.
4.
a) De har samma antal protoner.
b) De har olika antal neutroner.
5. 12 st
6.
a) Kärnan har 12 protoner och 11 neutroner.
b) I K-skalet är det 2 st elektroner, i L-skalet 8 st och i M-skalet 2st.
7. Vilken färg ljuset får beror på hur ”långa hopp” som elektronerna i en atom gör. Ju längre
hopp, desto mer energirik strålning. Blått ljus avges vid långa hopp, medan rött ljus avges vid
korta hopp.
8. Röntgenstrålning används för att se igenom hud och muskler och få en bild av skelettet, till
exempel när man har brutit armen eller ska undersöka tändernas rötter.
9. Kärnan innehåller fyra partiklar som var och en har 2000 ggr så stor massa som en elektron.
Hela kärnan har alltså 8000 ggr så stor massa som en elektron. Men eftersom atomen har två
elektroner så är kärnans massa 4000 ggr så stor som elektronernas sammanlagda massa.
10. På en sekund hinner man lägga: 2,5・10-12・10 = 2,5・10-11 mm. Att lägga 1 mm tar:
1/(2,5・10-11) s = 100/(2,5・10-11) s = (1/2,5)・(100/10-11) s = 0,4・1011 s = 4・1010 s =
(4・1010)/60 min = (4・1010)/(60・60) h = (4・1010)/(60・60・24) dygn =
(4・1010)/(60・60・24・365) år = (4・1010)/31536000 år = (4・1010)/(3,15336・107) år =
(4/3,1536) ・(1010/107) år ≈ 1,27 ・103 år = 1270 år
v.38, kap. 11.3(s.322):
Förklara begreppen
• Icke förnybar energikälla: Energikälla som kommer ta slut.
• Växthuseffekten: Förklarar varför jordens medeltemperatur är högre än den skulle ha varit
utan atmosfär.
• Fossila bränslen: Finns lagrade i jordskorpan, exempelvis kol, olja och naturgas.
1. De fossila bränslena har bildats under många miljoner år. Vattendjur och växter som levde
för många miljoner år sedan dog och sjönk till botten på sjöar och hav. Under dessa miljoner
år har de döda växterna och djuren packats in i jordskorpan under högt tryck och hög
temperatur. Kolföreningarna i de döda djuren och växterna omvandlades till olja, naturgas och
kol, vilket har det gemensamma namnet fossila bränslen.
2. Uran
3. Till exempel i Tjernobyl i Ukraina år 1986 och i Fukushima i Japan år 2011.
4. 1980 beslutade Sveriges riksdag, efter en folkomröstning, att på sikt stänga ner de svenska
kärnkraftverken på grund av riskerna. Sedan dess har två reaktorer stängts i Barsebäck. Men
2010 fattades ett nytt beslut som innebar att de svenska reaktorerna får ersättas av nya när de
gamla måste stänga av åldersskäl.
5. De fossila bränslena, det vill säga olja, naturgas och kol.
6. Fördelarna med kärnkraftverk är att de producerar stora mängder energi och inte bidrar till
växthuseffekten. Nackdelarna är att det finns många risker. Den största risken är att det kan
uppstå en härdsmälta. Det radioaktiva avfallet som ska slutförvaras är en annan risk.
Restprodukterna från ett kärnkraftverk kan också användas till att tillverka atombomber.
7. Med härdsmälta menas att hela reaktorn smälter ner. Det kan hända om en reaktor av någon
anledning inte kyls ner. Då börjar reaktorn smälta på grund av den väldiga hettan.
8. Utan någon växthuseffekt skulle jordens medeltemperatur vara omkring –18 °C mot
nuvarande +15 °C. Utan växthuseffekt skulle det alltså inte finnas något liv liknande vårt på
jorden.
v.39, kap. 10.3(s.287):
Förklara begreppen
• Alfastrålning: Består av positivt laddade alfapartiklar.
• Betastrålning: Består av elektroner.
• Gammastrålning: Energirik elektromagnetisk strålning.
• Joniserande strålning: Gemensamt namn för alfa-, beta- och gammastrålning.
• Halveringstid: Ett mått på hur fort ett ämne sönderfaller.
• Dosimeter: Mäter radioaktivitet.
• Bakgrundsstrålning: Strålning vi ständigt träffas av. Bakgrundsstrålningen kommer från
bland annat marken och rymden.
• Radonhus: Hus som består av byggnadsmaterial som innehåller ämnet radon.
• Stråldos: Anger hur mycket strålning som vi utsatts för. Stråldos mäts i millisievert.
1. Gammastrålning
2. Gammastrålning är samma slag av strålning som ljus och består alltså inte av partiklar som
alfa- och betastrålning gör.
3.
a) Såväl antalet protoner som neutroner minskar med 2.
b) Antalet protoner ökar med 1 medan antalet neutroner minskar med 1.
4. En becquerel är lika med ett sönderfall per sekund i ett radioaktivt ämne.
5. Man kan ventilera bort radonpartiklarna med hjälp av exempelvis en fläkt.
6. Ca 18 min
7.
a) −10e, betastrålning
b) 224
88Ra, alfastrålning
c) 42He, alfastrålning
8.
a) Betastrålning uppkommer genom att en neutron omvandlas till en proton och en
elektron. Elektronen lämnar kärnan i form av betastrålning.
b) 10n → 11H + −10e
9. 20 min
v.39, kap. 10.4(s.295):
Förklara begreppen
• Fission: Kärnklyvning
• Fusion: Lätta atomer slås ihop och bildar tyngre atomer.
• Kedjereaktion: Att varje reaktion leder till flera nya reaktioner.
• Generator: Alstrar ström genom att omvandla rörelseenergi till elektrisk energi.
• Styrstavar: Styr hur snabbt kedjereaktionen ska ske genom att dra åt sig neutroner.
• Turbin: Skapar rörelseenergi av het vattenånga.
• Moderator: Hindrar neutronerna i reaktorn att nå för hög fart.
1. Uran
2. I bränslestavarna
3.
• Vattnet bromsar neutronernas hastighet (moderator).
• Genom kärnklyvningarna upphettas vattnet. Den ånga som bildas leds till en turbin som
i sin tur driver en generator.
4. I Sverige finns kärnkraftverk i Forsmark, Oskarshamn och i Ringhals. Det har även funnits
två kärnreaktorer i Barsebäck men de har stängts ner (1999 och 2005).
5. Om en reaktor skulle behöva snabbstoppas så skjuts styrstavarna blixtsnabbt in i reaktorn.
Styrstavarna består av ämnen som drar åt sig neutroner. När de skjuts in vid ett snabbstopp
upphör kärnklyvningarna helt i brist på neutroner.
6. Den första atombomben slapptes över staden Hiroshima i Japan den 6 augusti 1945. Den
andra släpptes över Nagasaki i Japan tre dagar senare.
7. Albert Einstein
8. Massan är mindre efter reaktionen än före.
30
1
9. 42He + 27
13Al → 15P + 0n
10. 11H + 73Li → 74Be + 10n
11. E = 0,003・(3・108)2 J = 2,7・1014 J
12. Svaret i bägge fallen är ja. Detta beror på att vi i det ursprungliga stadiet (laddat batteri,
varmt strykjärn) har ett högre energiinnehåll och därmed högre massa. Men skillnaden i
massa är inte mätbar.
v.40, kap. 8.1(s.224):
Förklara begreppen
• Spänning: Uppstår vid skillnad i elektrisk laddning.
• Ström: Elektroner som förflyttas i en krets.
• Resistans: Elektriskt motstånd.
• Volt: Enheten för spänning.
• Ampere: Enheten för ström.
• Ohm: Enheten för resistans.
• Ohms lag: Beskriver sambandet mellan spänning, ström och resistans. (U = R・I)
1. Längd, tjocklek, material och temperatur.
2. 12 Ω
3. Koppar
4.
a) Från pluspol till minuspol.
b) Från minuspol till pluspol.
5.
a) Parallellkopplade
b) Seriekopplade
c) De lyser lika starkt.
d) De slocknar.
6.
a) 50 Ω
b) 5 V
c) 0,8 A
d) 50 Ω
7. Nej, resistansen är 10 Ω.
8.
a) 120 Ω
b) Voltmetern visar 3,6 V. Den undre amperemetern visar 0,03 A. Den övre visar 0,06 A.
v.41, kap. 2.6(s.69):
1. Elektrisk energi kan produceras i till exempel vattenkraftverk och kärnkraftverk.
2. En fördel med elektrisk energi är att den är lätt att transportera. En nackdel är att den är
svår att lagra.
3. Elektrisk energi är en energiform av hög kvalitet eftersom den är lätt att omvandla till andra
energiformer.
v.41, kap. 9.3(s.264):
Förklara begreppen
• Kilowatt: Vanlig enhet för effekt, lika med 1000 W.
• Kilowattimme: Enhet för energi och är vanligt förekommande vad gäller elektrisk energi.
• Effektlagen: Effekten = spänningen・strömmen, (P = U・I)
• Överbelastning: När strömmen blir starkare än vad ledningarna tål.
• Kortslutning: När ström tar kortaste vägen.
1.
a) Volt [V]
b) Ampere [A]
c) Ohm [Ω]
2. 1,5 kW
3. 5 kWh
4.
a) Genom 15 W-lampan.
b) Glödtraden i 15 W-lampan har mindre resistans än glödtraden i 5 W-lampan.
5. 6・0,01 kWh = 0,06 kWh (10 W = 0,01 KW)
6. Effekten ar 40・0,8 W = 32 W. Resistansen ar 40/0,8 Ω = 50 Ω.
7. 12/230 A ≈ 0,05 A
8. Strömmen genom elementet är 230/100 A = 2,3 A. Effekten är 230・2,3 W ≈ 530 W.
9. Den lilla lampan kräver strömmen 0,6/3,5 A ≈ 0,17 A för att lysa fullt. Dess resistans är
3,5/0,17 Ω ≈ 21 Ω. Den stora lampan kräver 40/230 A ≈ 0,17 A för att lysa fullt. Dess
resistans är 230/0,17 Ω ≈ 1353 Ω. Om vi seriekopplar de båda lamporna blir den
sammanlagda resistansen 21 Ω + 1353 Ω = 1374 Ω. Strömmen i kretsen blir 230/1374 ≈
0,17A. De båda lamporna kommer alltså att lysa fullt båda två.
v.41, kap. 8.4(s.241):
Förklara begreppen
• Spole: En elektrisk ledare som är lindad runt som en cylinder.
• Elektrisk motor: En motor som drivs med elektrisk ström.
• Induktion: Elektrisk ström som skapas av en magnet i rörelse nära eller i en spole.
• Generator: Skapar elektrisk ström genom induktion.
• Likström: Ström med samma riktning hela tiden.
• Växelström: Ström som byter riktning hela tiden.
1. De stöter bort, repellerar, varandra.
2. Hårfön, bandspelare och elvisp.
3. 230 V
4.
a) Växelström
b) Likström
5.
a) I en elmotor omvandlas elektrisk energi till rörelseenergi.
b) I en generator omvandlas rörelseenergi till elektrisk energi.
6. Generatorer används till exempel i kraftverk av olika slag samt i cykeldynamo.
7.
8. Spolen kan rotera i hästskomagneten om man kastar om strömriktningen varje gång spolen
vridit sig ett halvt varv.
9. Induktionsströmmens styrka bestäms av antalet varv i spolen samt hur snabbt magneten rör
sig i förhållande till spolen.
10.
a) Spolen får sin nordände till vänster och sydände till höger.
b) Spolen vrider sig ett halvt varv.
11. Järnkärnans högra del blir en sydände. Det innebar att det är A som är batteriets pluspol.
12. Runt en magnet finns ett magnetfält. När magneten befinner sig nära en spole (som ingår i
en krets) går en del av fältlinjerna genom spolen. En del av magnetfältet finns inuti spolen.
När magneten förs in i eller ut ur spolen, ändras det magnetiska fältet i spolen. Det är när det
magnetiska fältet i spolen ändras som det uppkommer en ström – induktionsström.
