Elektricitet Fysik 1

Intro

Brunkebergsverket 5. Vilken koppling har lamporna?

Läxa: Elens historia i Sv till tisdag.

• Elektricitetens historia i Sverige

Titta på:

• historik
• källör
• Diskussion
• Författare
• Länkar till och från
• Visningar

Frågor

Svara skriftligt per mejl.

1. Det finns två hack i kärnkraftselens kurvor,,
2. Ett stort svenskt bolag bildas på uppfinningar inom elen. Vad heter boloaget idag?
3. Är artikeln trovärdig och tillförlitlig? Hur vet vi det?

Förslag på svar på frågorna om elektricitetens utveckling i Sverige.

Formelsamling: Formler och tabeller NoK

• Elläraformler sid 46-48
• Elläratabeller sid 70

Inlämningsuppgift på Wikiskola

Eftersom ellära är ett välkänt område där det finns mycket info på nätet kan vi våga oss på en annorlunda övning.

Alla får en inloggning på wikin. Sedean ska vi bygga en gemensam lärobok. Den ska innehålla:

• text som förklarar
• fria bilder från commons
• animeringar
• länkar
• exempel
• övningsuppgifter med facit

Ni kommer att få ett avsnitt var att arbeta med. Kanske flera personer per avsnitt.

Repetition av grundskolans ellära

Elektricitet sammanfattning from Malin Åhrby

Repetera grunderna inom elläran genom att titta på presentationen till höger

Eller läs sidan om Ellära på denna wiki.

Elektriska fält, energi och spänning - repetition

Illustration av det elektriska fältet runt en positiv (röd) och en negativ (grön) laddning.

Definition

Elektrisk fältstyrka Elektriskt fält definieras som elektrisk kraft per enhetsladdning. Fältets riktning är samma som riktningen för kraften fältet ger på en positiv testladdning. Det elektriska fältet pekar alltså exempelvis radiellt utåt från en positiv punktladdning och radiellt inåt mot en negativ punktladdning. Matematiskt sett definieras alltså det elektriska fältet som proportionalitetskonstanten mellan elektrisk laddning och elektrisk kraft: [math]\displaystyle{ \vec{E} = \frac{\vec{F}}{q} }[/math] där [math]\displaystyle{ E }[/math]är den elektriska fältstyrkan [math]\displaystyle{ \vec{F} }[/math] är den elektriska kraften som fås ur Coulombs lag, och [math]\displaystyle{ q }[/math] är laddningen på en "testladdning". Enheten för elektrisk fältstyrka är N/C eller V/m.

Homogent elektriskt fält

Elektriska fält och potentiell energi

Elektrisk potential på grund av en punktformad laddning

En elektrisk potential skapas av en punktformad laddning Q, på avståndet r från laddningen kan härledas till:

[math]\displaystyle{ V_\mathbf{E} = \frac{1}{4 \pi \varepsilon_0} \frac{Q}{r}, \, }[/math]

där

ε₀ är den elektriska konstanten (för vakuum). Den elektriska konstanten benämns också 'permittiviteten för tomrum. Den är en fysikalisk konstant som förbinder enheten för elektrisk laddning med de mekaniska enheterna. Inom SI är dess värde

[math]\displaystyle{ \varepsilon_0 \approx 8,\! 854 187 817 \cdot 10^{-12} }[/math] F/m.

Wikipedia:Electric_potential

Förenklad förklaring

Som ovan skriver man oftast formlerna i handböcker och läroböcker på högskolenivå men vi skriver förenklat:

Definition
’Spänning' [math]\displaystyle{ U {{=}} \frac{W}{Q} }[/math] eller [math]\displaystyle{ U = k \frac{Q}{r}, \, }[/math] där man definierar spänningen U som energin W per laddning Q:

Om vi dessutm använder att [math]\displaystyle{ : F s }[/math] och byter s mot r som ju också är en benämning av avståndet har vi [math]\displaystyle{ W = F r }[/math] kan vi skriva:

[math]\displaystyle{ U = \frac{W}{Q} = \frac{F r}{Q} =k \frac{Q Q r}{Q r^2}\ = k \frac{Q}{r}\ }[/math]

Då går vi vidare:

[math]\displaystyle{ W = F d }[/math] men enligt ovan har vi också att [math]\displaystyle{ W = U q }[/math]

ja nu bytte vi bokstav på avståndet igen !

d är avståndet (sträckan) (s används ju ibland och r likaså ...)

I så fall är [math]\displaystyle{ F d = U q }[/math] <==> [math]\displaystyle{ \frac{F}{Q} = \frac{U}{d} }[/math]

I förra definitionsrutan har vi ju att [math]\displaystyle{ E = F/q }[/math] och i så fall är även [math]\displaystyle{ E = U/d }[/math] som blir nästa formel.

Definition
Homogent elektriskt fält E = U/d där E är det elektriska fältet U är spänningen d är avståndet

Ännu enklare förklaring

Kraften på en laddning i ett elektriskt fält är F = Q E

Om laddning flyttas mot fältet utförs arbetet W = F d = Q E d

men U = E / Q = E d och allts är

E = U / d

Spänning och fältstyrka i homogena fält

Något att tillägga?

Elektrisk ström

Vi har tidigare lärt om laddningar. Laddningar kan ju samlas i en isolator som exempelvis en ballong som gnids mot håret. Detta gäller för isolatorer. Många material är elektriska ledare och då kan man inte skapa ansammingar av laddningar för där leds laddningarna bort och fördelar sig jämnt i ledare. Om man fyller på ladningar och dessa flyter iväg genom ledare har man en ström av laddningar vilket kallas elektrisk ström.

Formlerna nedan finner du i formelsamlingen s 46-48. Elektriska data finner du på sidan 70, exempelvis resistiviteter.

Elektrisk ström, I

I = q/t
där q är laddningen, t är tiden

Elektronkanonen

Tillämpningar inom

• tjockt-TV
• Röntgen
• elektronrör i gamla datorer och förstärkare
• litografi för IC-kretsar

Facit till uppgifterna - Heureka kapitel 7

Uppgift
'Skriv lösningen snyggt’ Förklara uppgiften Figur Fakta Formeler Beräkningar Svar Så här kan du skriva formler med LaTeX: <math> U {{=}} \frac{W}{Q} </math> latex math symbols

Heureka 7.15

Heureka 7.16

Heureka 7.17

Heureka 7.18

Heureka 7.19

Heureka 7.20

Heureka 7.21

Heureka 7.22

Heureka 7.23

Heureka 7.24

Heureka 7.25 rör ej

Heureka 7.26

Heureka 7.27

Heureka 7.28

Heureka 7.29