(17 mellanliggande sidversioner av samma användare visas inte)
Rad 53:
Rad 53:
{{clear}}
{{clear}}
=== Elektrisk ström ===
== Elektriska fält, energi och spänning - repetition==
{{:Elektriska fält - Definitioner}}
== 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.
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.
Rad 64:
Rad 72:
där q är laddningen, t är tiden
där q är laddningen, t är tiden
=== Spänningen ===
== Elektrisk potential ==
'''Spänning, U'''
{{#ev:youtube | vdMv7JcgnYA | 240 | right }}
{{clear}}
U = W/q
== Elektronkanonen ==
där W är laddningens elektriska energi
=== Resistans ===
{{#ev:youtube|lPVuukCsfVM|300|right}}
Resistansen talar om hur bra en ledare är. Bra ledare har låg resistans.
Tillämpningar inom
* tjockt-TV
Resistansen i en ledare beror på materialet. Här finns en bra [http://sv.wikipedia.org/wiki/Resistivitet#Elektriska_egenskaper_f.C3.B6r_utvalda_material. tabell] över någtra ledares resistans.
* Röntgen
* elektronrör i gamla datorer och förstärkare
En lång ledare är sämre än en kort.
* litografi för IC-kretsar
{{clear}}
En tjock ledare är bättre än en tunn.
'''Resistans, R'''
R = ρ l/A
där ρ är en materialkonstant, resistiviteten
där l är ledarens längd och A dess tvärsnittsarea
=== Ohms lag ===
[[Fil:Uri.png|left|thumb]]
Efter att vi nu har definierat storheterna ström, spänning och resistans kan vi ställa upp en ekvation för relationen mellan de tre storheterna. Detta förhållande kallas för Ohms lag.
Spänningen är lika med strömmen multiplicerat med resistansen. Resistans gånger ström lika med spänning.
Då gäller även att spänning delat med ström är lika med resistans.
Och att spänning delat med resistans är lika med ström.
Man kan skriva Ohms lag som i figuren till vänster. U=R*I. U står för spänningen. R är resistansen och I är strömmen.
[[File:KCL - Kirchhoff's circuit laws.svg|thumb|left|The current entering any junction is equal to the current leaving that junction. ''i''<sub>1</sub> + ''i''<sub>4</sub> = ''i''<sub>2</sub> + ''i''<sub>3</sub>]]
[[Fil:Kirshhoff-example.svg|right|260px]]
Läs sidan om[http://sv.wikipedia.org/wiki/Kirchhoffs_lagar Kirchhoffs lag] och titta gärna på exemplet.
Kirchhoffs lag säger att ströömmarna som går in i en förgrening är lika stora som strömmarna som går ut ur förgreningen.
Man kan analysera en krets genom att rita ut en strömslinga i varje del av kretsen.
Sedan räknar man med hjälp av Ohms lag ut spänningen över de olika resistanserna. Det gäller då att räkna med alla strömmar som går genom en resistans.
=== Seriekopplade resistanser ===
[[Image:Series circuit.svg|right|thumb|A series circuit with a [[voltage source]] (such as a battery) and 3 resistors]]
När resistanserna sitter efter varandra kallas det för seriekoppling.
[[Image:Resistors in parallel.svg|A diagram of several resistors, side by side, both leads of each connected to the same wires.]]
Vid härledningen använder man Kirchhoffs lag. Tänk dig att du har många motstånd parallellt. Vi visar det genom att skriva 1, 2, 3, ... , n. Då menar vi att vi har n stycken motstånd. N kan vara stort men i det enklaste fallet är n = 2.
# Titta på den gula kopplingsboxen. Läs instruktionerna. Hur många kombinationer av resistanser kan man ställa in?
# Vilket intervall kan man ställa resistansen i?
# Ställ in multiometern på rätt mätområde. Koppla sladdar mellan multimetern och kopplingsboxen. Ställ boxen på 1 Ω och läs av på multimetern. Anteckan ditt resultat.
# Ställ boxen på 20 Ω och läs av på multimetern. Anteckan ditt resultat.
# Ställ boxen på 1234 Ω och läs av på multimetern. Anteckan ditt resultat.
# Ställ boxen på 8372 Ω och läs av på multimetern. Anteckan ditt resultat.
# Rita en skiss på hur du tror resistansboxen är kopplad inuti.
==== Parallellkopplingar ====
# Slå ihop er grupp med en annan grupp så ni får två resistansboxar.
# Beräkna den totala resistansen för två parallellkopplade motstånd, det ena 150 Ω och det andra på 450 Ω.
# Mät på motsvarande krets. Vad får du?
=== Räkneupgifteer ===
[[File:Serieresistans.svg|right|Serieresistans]]
* Exempel 8.8:
** a) Beräkna strömmen.
** b) Beräkna spänningen över var och en av resistorerna
* 817-823
== Elektromotorisk spänning och polspänning, s 174-176 ==
=== EMK och polspänning ===
'''Polspänningen hos ett batteri'''
U = Ems - R<sub>i</sub> I
Där U är polspänningen på batteriet (spänningen batteriet lämnar)
R<sub>i</sub> är inre resistansen
Ems är elektromotoriska spänningen (batteriets märkspänning)
Ems är den största spänning batteriet kan lämna. Den spänning batteriet ger vid extremt låga strömmar. När strömmen ökar får vi ett ökande spänningsfall över den inre resistansen och spänningen över polerna minskar.
=== Effekt ===
=== Facit till uppgifterna - Heureka kapitel 7 ===
'''Effekt'''
P = U I
där U är spänningen
I är strömmen
'''Övningar'''
# Tag reda på vad enheten Amperetimmar innebär.
# vad är en kilowattimme.
# Gå in på den här sidan, http://sv.wikipedia.org/wiki/Wattimme, och lägg till information som förbättrar sidan.
=== Batterier ===
[[Image:Galvanic_cell_labeled.svg|thumb|380px|Galvanisk cell med saltbrygga]]
För batterier anges ofta hur mycket energi de innehåller som måttet amperetimmar, Ah. Det talar om hur många timmar batteriet kan levererar en snittström mätt i Ampere (ock vid batteriets spänning). Effekten är ju spänning multiplicerat med ström. Multiplicerar vi detta med tiden så får vi ju arbetet som uträttas eller den energimängd som batteriet innehållet.
'''Uppgift''': Googla rätt på ett batteris prestanda och räkna ut hur många laddningar batteriet innehåller.
== Elektriska fält, s177-180 ==
[[File:Simplified scheme of Millikan’s oil-drop experiment.png|Simplified scheme of Millikan’s oil-drop experiment]]
ti v 10
[[Fil:EfieldTwoOppositePointCharges.svg|300px|thumb|right|Illustration av det elektriska fältet runt en positiv (röd) och en negativ (grön) laddning.]]
'''Elektrisk fältstyrka'''
'''E = F/q'''
där E är den elektriska fältstyrkan
F är den elektriska kraften på laddningen q
och q är laddningen
Enheten för elektrisk fältstyrka är N/C eller V/m.
Vi vet sedan energikapitlet att arbetet med att flytta en laddning i ett elektriskt fält W = F*d. d är avståndet (sträckan) (s används ibland)
Men W = U*q är ett annat sätt att beskriva det elektrisk arbetet som vi lärt i detta kapitel.
I så fall är Fd = Uq <==> F/q = U/d
Ovan har vi ju att E = F/q och i så fall är även E = U/d som blir nästa formel.
'''Homogent elektriskt fält'''
E = U/d
'''Milikans experiment'''
[http://sv.wikipedia.org/wiki/Robert_A_Millikan Robert Milikan] fick Nobelpriset för sitt [http://sv.wikipedia.org/wiki/Millikans_oljedroppsf%C3%B6rs%C3%B6k oljedroppsexperiment] där han bestämde elementarladdningen. Det är verkligen värt att läsa om.
'''Simulerat elektriskt fält mellan laddade partiklar.'''
[[Bild:Van de graaf generator.svg|thumb|320px|center|Principskiss<br>1. Metallklot med positiv laddning<br>2. Elektrod som släpar mot bandet, kopplad till det positiva metallklotet<br>3. Plastrulle<br>4. Positivt laddad del av bandet<br>5. Negativt laddad del av bandet<br>6. Metallrulle<br>7. Elektrod kopplad till det negativt laddade klotet<br>8. Metallklot med negativ laddning<br>9. Överslagsblixt]]
'''Länk:''' [http://sv.wikipedia.org/wiki/Van_de_Graaff-generator Van de Graafgenerator]
'''Mr Bean'''
<youtube>dJ-Bp852A-w</youtube>
== Elektronik och miljö ==
Fre v 10
Passa på att berätta om facebook.com/wikiskola.
=== Miljö ===
[[Fil:Brödrost7.jpg|thumb|Hur skrotar man en sån här?]]
[[Fil:Dator_bärbar_innanmäte.JPG|thumb|Vad innehåller en dator egentligen?]]
Tanken här är att jobba med fysiken på ett annat sätt än det normal med genomgångar, formler och räknande. Om man tittar i [[Examansmål och kursplan Fysik|exemensmålen och kursplanen]] ser man att vi ska lära oss mer än att bra räkna. Därför ska vi genomföra ett enlektionsersprojektarbete. Ramarna beskrivs nedan.
'''Miljöaspekten är viktig'''
Denna film handlar om återvinning av elektronik i USA. Den ger en introduktion.
<youtube>wmw4rKKDci4</youtube>
'''Uppgiften'''
Idag ska vi jobba med miljöaspekten en stund. Det finns många frågeställningar och ni kanske kan komma på fler. Jobba i små grupper och presentera vad ni kommit fram till genom att använda egen text, fria bilder och inbäddade filmer.
'''Jobba effektivt'''
Inget spelande och facebookande förstås. Dela upp uppgifterna mellan er. En skriver, en letar hemsidor, en letar film osv.
'''Skriva på wikiskola'''
Ni får ska skaffa konton i era egna namn här på wikiskola. Sen skriver ni. Jag kan hjälpa till med det mesta men börja med att prova er fram. Det största problemet är redigeringskonflikter men det händer mest i början. Spara ofta!
Hämta bilder som är fria att använda (utan copyright). Helst från [http://commons.wikimedia.org/wiki/Main_Page Wikimedia Commons]
Läs mer om [[Kort_om_Wikimarkup|Wikimarkup]] och '''hur man editerar.'''
'''Frågor'''
Välj en frågeställning, klicka på länken, skriv något och spara. Så gör ni området till ert eget.
# [[hur återvinns elektronikskrot|Vad är elektronikskrrot och hur ska det återvinnas?]]
# [[Vad händer med elektronikskrot i återvinningen?]]
# [[Alternativ elektronikanvändning|Behöver man slänga allt eller finns det andra sätt att använda sakerna?]]
# [[Nytt liv med nytt operativ|Hur kan operativsystemet i en dator bidra till bättre miljö?]]
# [[ämnen i elektroniken|Vilka värdefulla, hälsoskadliga eller miljöfarliga ämnen finns i elektroniken?]]
# [[elektronikåtervinning i utvecklingsländerna|Sker mycket av återvinningen i utvecklingsländerna och varför et i så fall?]]
# [[IT för bättre miljö|På vilka sätt kan elektronik (IT) bidra till en bättre miljö?]]
# [[smarta operativsystem]]
# [[Hur väljer man miljövänlig elektronik?]]
# [[Hur påverkar elektroniken oss människor?]]
'''Redovisning'''
Vi avslutar med att titta på alla bidragen.
'''Tid över ?'''
I så fall får du räkna lite blandade uppgifter.
== Elektrisk mätteknik ==
Elektrisk mätteknik ingår inte i boken men skulle kunna utgöra ett komplement. Jag skulle vilja hitta hård- och mjukvara till billigt pris för att ta in signaler i datorn.
[http://www.scilab.org/products/scilab/features Scilab] är ett open source-alternativ till LabView. Dessutom med beräknigs och visualiseringsfunktioner påminnande om Matematica.
== laboration Ellära ==
ti 11
Vi ska inte köra den traditionella labben utan en enklare variant som ger oss mer tid för att repetera och lösa uppgifter. Den här labben är som ett minitest. Ni får komma fram en och en och bli presenterade för er uppgift. Ni kan göra en snabb mätning men sedan får ni gå och sätta er och planera er labb. Därefter kan ni komma tillbaks och mäta igen. Det är snabba mätningar som gäller om alla ska hinna.
[[Labbinstruktion PMs trådrulle]]
== Repetition ==
'''Enkla övningar'''
* [[Lätta repetitinsfrågor ellära]]
* [[Enkla räkneuppgifter ellära]]
'''Kjell & Company'''
Man kan inte låta bli att gilla Kjell & Companys böcker om elektronikprylar:
* [http://www.kjell.com/fraga-kjell/hur-funkar-det/elelektronik/grundlaggande-ellara/vad-ar-elektricitet%20 Om ström, spänning, resistans och effekt]. Dessutom får man tips om hur man gör om man behöver ersätta en nätadapter. '''Fråga:''' Hitta den billigaste nätadaptern till din dator.
* [http://www.kjell.com/fraga-kjell/hur-funkar-det/elelektronik/grundlaggande-ellara/koppling-och-matteknik kopplingar och mätning]
* [http://www.kjell.com/fraga-kjell/hur-funkar-det/elelektronik/batterier/uppladdningsbara-batterier Uppladdningsbara batterier]. Läs om hur du kan spara pengare och miljö.
* [http://www.kjell.com/fraga-kjell/hur-funkar-det/elelektronik/starkstrom/spara-strom Starkström och spara ström]
=== Hjärtstartare ===
[[File:Defib electrode placement.png|thumb|right|Placeringen av elektroderna vid defibrillering]]
Vid hjärtstillestånd används defibrillatorer för att ge en elektrisk impuls som ska sätta igång hjärtat. I denna [http://en.wikipedia.org/wiki/Defibrillation wikipediaartikel] anges spänningen till 1000 V, energin till 100-200 J och tiden till 5 ms. Gör antagandet att späänningen är lika hög under hela pulsen (den är egentligen sinusformad men det struntar vi i just nu).
'''Beräkna:'''
# Effekten
# Strömmen
# Resistansen i kroppen
{{clear}}
=== Pappersövningar ===
{{uppgruta | '''Skriv lösningen snyggt’''
'''Ett urval övningsuppgifter med facit''' kommer att delas ut. Det heter Övningsuppgifter från Nexus inför prov i Ellära. Det finns på min hårddisk efter som de är (c).
: Förklara uppgiften
: Figur
: Fakta
: Formeler
: Beräkningar
: Svar
== Prov ti v 12 ==
Så här kan du skriva formler med LaTeX:
[[Elläraprov version 1 med lösningar]]
: <nowiki><math> U {{=}} \frac{W}{Q} </math></nowiki>
== Fortsättning ==
: [http://web.ift.uib.no/Teori/KURS/WRK/TeX/symALL.html latex math symbols]
}}
Om man läser på KTH kan man komma på denna [http://www.ict.kth.se/courses/IF1330/kursprogvt10.htm 7.5-poängskurs].
* Läs intro om [http://www.ict.kth.se/courses/IF1330/online/ohmslaw/index.htm elektricitet]
: [[Heureka 7.15]]
* Läs om [http://www.ict.kth.se/courses/IF1330/online/circuit/index.htm strömkretslära] osv
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:
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
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.
