Elektricitet
Intro
Läxa: Elens historia i Sv till tisdag.
Titta på:
- historik
- källör
- Diskussion
- Författare
- Länkar till och från
- Visningar
Frågor
Svara skriftligt per mejl.
- Det finns två hack i kärnkraftselens kurvor,,
- Ett stort svenskt bolag bildas på uppfinningar inom elen. Vad heter boloaget idag?
- 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
Repetera grunderna inom Ellära
Laddning, s155-160
Kraften mellan två laddningar
F = k * q1q2/r2 där F är kraften i Newton k är en konstant = 8.99 109 q är laddningarna som har enheten C r är avståndet mellan laddningarna
Exempel: Räkna ut kraften mellan laddningar om man har en proton och en elektron i en atomkärna. Svar: 8.5 10-8
Jämför gärna med gravitationsformeln:
F = G * m1*m2/r2 där G är en konstant, m är de två massorna och r är avståndet mellan massorna.
Exempel: Räkna ut kraften mellan massorna om man har en proton och en elektron i en atomkärna. Svar: 3.5 10-47
Ballongen och håret
Om man gnider en ballong mot håret så blir den elektriskt laddad eftersom man gnider loss elektroner från håret och dessa tas up av ballongen. Men hur vet man att det är ballongen som får elektronerna och inte tvärt om?
Som tu är finns det en tabell på sid 157 i boken där någraa vanliga ämnen kommer i fallande ordning efter hur benägna de är att ta upp elektroner om de gnids mot varandra. Gummi är mest benäget och sen kommer koppar, bärnsten, trä, bomull, vår hud, bly, kattpäls, ull, glas och kaninpäls.
Kaninpäls lämna alltså ifrån sig elektroner om det gnids mot något av de andra materialen på listan.
Men frågan om varför skalan ser ut som den gör lämnar vi därhän.
Laddningens storlek
Protonen och elektronen har samma laddning fast med olika tecken. Elektronen är negativ och protonen positiv. Storleken på en sådan laddning kallas en elementarladdning. Elementarladdningen är 1.6 10-19 C.
Laddningar och fält
Länkar:
Det finns massor på PhET: http://phet.colorado.edu/en/simulations/category/physics
| Click to Run |
Här kommer en om laddning:
Här kommer ne film från Khan Academy. Det finn många fler i serien. Det fina med filmerna är at tde har undertexter (subtitles). Det finns redan textat på flera språk men vi ska bidra med översättningar till svenska. Det är lätt. Man ska ffar en inloggning på Universal subtitles och sätter igång.
Ledare, halvledare och isolatorer, s 161-167
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
Spänningen
Spänning, U
U = W/q där W är laddningens elektriska energi
Resistans
Resistansen talar om hur bra en ledare är. Bra ledare har låg resistans.
Resistansen i en ledare beror på materialet. Här finns en bra tabell över någtra ledares resistans.
En lång ledare är sämre än en kort.
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
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.
Ohms lag
U = R I
Räkna
- Räkna bokens uppgifter 812-816
- Extra räkneuppgifter ellära U, R, I
| Click to Run |
| Click to Run |
Grundläggande kopplingar, s 167-173
Förhör
Vi börjar med ett kort förhör på formlerna från förra lektionen, ström, spänning, resistwans och Ohms lag.
Det är samma frågor som vi övade på förra lektionen.
Att rita kopplingsscheman
Vilka symboler kan du? Känner du igen:
- batteriet
- strömbrytaren
- glödlampan
- resistansen
- spolen
- Voltmetern
- Amperemetern
Kirchhoff
Läs sidan omKirchhoffs 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
När resistanserna sitter efter varandra kallas det för seriekoppling.
Länkar:
R = R1 + R2 + R3 + ... + Rn
Parallellkopplade resistanser
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.
I = I1 + I2 + I3 + ... + In U/R = U/R1 + U/R2 + U/R3 + ... + U/Rn 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ... + 1/Rn
Pröva kopplingar
| Click to Run |
Räkna
- 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
Effekt
- 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
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
ti v 10
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
Robert Milikan fick Nobelpriset för sitt oljedroppsexperiment där han bestämde elementarladdningen. Det är verkligen värt att läsa om.
Simulerat elektriskt fält mellan laddade partiklar.
| Click to Run |
Demo - Van de Graafgeneratorn
1. Metallklot med positiv laddning
2. Elektrod som släpar mot bandet, kopplad till det positiva metallklotet
3. Plastrulle
4. Positivt laddad del av bandet
5. Negativt laddad del av bandet
6. Metallrulle
7. Elektrod kopplad till det negativt laddade klotet
8. Metallklot med negativ laddning
9. Överslagsblixt
Länk: Van de Graafgenerator
Mr Bean
<youtube>dJ-Bp852A-w<youtube>
Mätteknik och miljö
Fre v 10
Det finns ingen tänkt koppling mellan mätteknik och miljö. Det är två mindre avsnitt i kursen (utanför det centrala innehållet) som samsas på en lektion.
Elektrisk mätteknik
Elektrisk mätteknik ingår inte i boken men skulle kunna utgöra ett komplement. Jag skulle vilja hitta hård- och mjukvara till biolligt pris för att ta in signaler i datorn.
Scilab är ett open source-alternativ till LabView. Dessutom med beräknigs och visualiseringsfunktioner påminnande om Matematica.
Miljö
Vad är elektroniksskrrot?
Hur återvinner man elektronikskrot?
Hur kan operativsystemet i en dator bidra till bättre miljö?
På vilka sätt kan elektronik (IT) bidra till en bättre miljö?
laboration Ellära
ti 11
Repetition
to v 11
Prov ti v 12
På tisdag verkar ...