Page 1

Elektricitet

Kommentarer till faktaboken

TitaNO fysik

Fundera (sid. 17) Diskutera

• Vad är det egentligen som händer när vi trycker på strömbrytaren? Det kan vara svårt för eleverna att inse att elektronerna finns i ledningen hela tiden. När vi trycker på strömbrytaren får vi kontakt så att spänningen kan pressa fram elektronerna i ledningen. (Ibland kallas strömbrytare just ”kontakt”.) Man kan behöva påpeka att elektronerna inte kommer från kraftverket utan rör sig fram och tillbaka i ledningen någon centimeter per minut eftersom vi har växelspänning i nätet.

Batteriet (sid. 19)

Kapitlet inleds med batteriet eftersom det är så välbekant för eleverna och ger underlag för en diskussion som alla kan delta i. Man kan också välja att starta med statisk elektricitet och därmed den historiska utvecklingen av begreppet elektricitet. Demonstration (spänning) Citronbatteriet är en klassiker. Visa att citronen är hel. Tryck ner ett zinkbleck och ett kopparbleck i citronen. Anslut blecken till en amperemeter med mätområde 1-0-1 mA. Pola om.

Stor vikt bör läggas på införandet av det svåra begreppet spänning. Röda batteriet sid. 19: Batterier i livräddningsflottar har spänningen 5,3 V. De ger 8 Ah. Kontroll av allt sker en gång om året. Brevbärarens gula elbil har 6 st 12 V batterier. De laddas varje natt. Mycket forskning kring batterier pågår. Intresset för att hitta sätt att lagra energi är stort. Önskan är att bilägare ska kunna ladda elbilens batteri på natten när det inte behövs så mycket el till annat. Demonstration (sluten strömkrets) Ett elektriskt pussel kan tillverkas av papp. Till varje pussel skärs två pappskivor 14 x 7 cm2. I den ena görs 8 hål med hålslag. Några hål förbinds med aluminiumfolie på olika sätt. En hel baksida limmas på. Hjälpmedel vid undersökning: Glödlampa i hållare, batteri, 3 sladdar.

Framsida

Exempel på insida.

Elavfall När det gäller elavfall är en lite udda detalj att det finns skor som måste elskrotas. Det gäller så kallade självlysande barnskor. På bruksanvisningen till skorna ska det finnas en överkorsad soptunna.

Elektricitet

25


Elektricitet

Kommentarer till faktaboken

TitaNO fysik

Statisk elektricitet (sid. 22) Demonstrationer 1 Skaffa en stor plexiglasskiva. Gnugga denna mot en elevs hår och lyft sakta. 2 En tunn vattenstråle avböjs om man närmar en laddad stav. 3 En laddad stav kan få en tom toapappersrulle att rulla. 4 Demonstrera bandgeneratorn med a en papperstofs som spretar. b en trave små pajformar av aluminium som lyfter en och en. c Faradays bur med en yttre och en inre flädermärgskula. d Man kan också demonstrera föremåls ledningsförmåga genom att visa att papperstofsen ”slokar” om laddning leds bort. Föremålen kan hållas i en absolut torr provrörsklämma mellan kupolen och kulan.

Åska Vid vilken tidpunkt som helst rasar 1 800 åskväder på Jorden. Två åskväder av tre härjar i tropikerna, i vissa trakter nästan dagligen. På våra breddgrader åskar det 10-20 dagar per år. Norr om polcirkeln är åskväder ytterst sällsynta. Inne i ett åskmoln skickas luften uppåt med en fart som kan närma sig 100 km/h. Efterhand bildas iskristaller överst. Generellt blir toppen av molnet positivt laddad och den nedre delen är negativ. När spänningsskillnaden är alltför stor kommer urladdningen. En vanlig blixt börjar med att molnet börjar bygga upp en blixtkanal genom stegvisa urladdningar. Detta kallas förurladdning. När den närmar sig marken startar mötande urladdningar från höga punkter på marken. Efter en hundradels sekund är det klart och så slår en blixt upp från marken till molnet. Den varar bara några miljondelars sekund. Mullret uppstår när den enorma uppvärmningen får luften att utvidgas våldsamt. Blixtar kan också utlösas inne i molnet. Forskningen om åska fortsätter. Vi förstår ännu inte allt.

Elsäkerhet (sid. 27) Elsäkerhetsverkets föreskrifter ges ut i Elsäkerhetsverkets författningssamling, ELSÄK-FS som går att beställa. CE står för Communauté Européenne. Genom CE-märket intygar tillverkaren eller importören att produkten uppfyller alla grundläggande hälso- och säkerhetskrav. Utan märkningen får produkterna inte säljas. Sedan CE-märkning infördes inom EU har tillverkare av elprodukter hela ansvaret för att produkten uppfyller de europeiska säkerhetsreglerna. Många tillverkande företag har inte egna testlaboratorier utan vänder sig därför ofta till professionella provningsorgan. För att visa vilket provningsorgan som hjälpt till med kontrollen, kan tillverkaren frivilligt ange detta på produkten. Några vanliga provningsorgans märken:

SEMKO Sverige

26

Elektricitet

NEMKO Norge

DEMKO Danmark

FIMKO Finland


Elektricitet

Kommentarer till faktaboken

TitaNO fysik

Motstånd mot strömmen (sid. 31) Begreppet resistans behandlas i baskursen i kapitlet Elektronik.

Supraledning (sid. 32) Maglev (magnetic levitation transport) är en teknologi som utnyttjar elektromagnetism för transport. Termen maglev används också om själva tåget. En första högtemperatur-supralednings-maglev med människor ombord testades 31 december 2000 i Chengdu, Kina. Systemet baseras på principen att en supraledare kan hållas svävande ovanför en permanentmagnet. Som kylmedel användes flytande kväve (kokpunkt – 196 °C). Maglev-tåget på bilden går mellan Shanghais internationella flygplats, Pudong, och stan. I detta finns inte supraledare utan det är elektromagneter som får tåget att sväva liksom det är elektromagneter som drar det framåt. Diskutera

• I samband med supraledning kan man diskutera grundforskningens värde trots att man för tillfället inte har någon praktisk eller teknisk tillämpning.

El under 200 år (sid. 33) Tv-sändningar startade i Sverige officiellt 4 september 1956. Diskutera

• Vårt sårbara elsamhälle (Vad kan du inte göra när det blir strömlöst?) Historik

600 f. Kr. Thales från Miletos, Grekland, kände till att bärnsten efter gnidning kunde dra till sig lätta föremål såsom dun och agnar. Bärnstenen blev ”besjälad”. 1500-tal En ny period av naturvetenskapens historia inleddes i och med att man började göra experiment. Sir William Gilbert av Colchester (1540–1603), fysiker och Elisabet I:s livmedikus, sammanfattade 18 års studier i De magnete. ”Det finns intet i denna bok som icke har blivit undersökt och gång på gång blivit utfört under våra ögon.” Han ber var och en att upprepa experimenten på egen hand, ”omsorgsfullt, praktiskt, skickligt, men inte tanklöst och klumpigt”. Han undersökte många olika ämnen och fann att diamant, safir, bergkristall, svavel, harts, glas m.m., liksom bärnsten, attraherade lätta föremål. Han kallade detta ”den elektriska kraften”. Däremot hade inte metaller denna egenskap. 1600-tal Otto v. Guericke (1602–1686), borgmästare i Magdeburg, upptäckte att ett fjun också kan stötas bort av ett laddat föremål och antog att det finns två sorters elektricitet. Han uppfann den första elektricitetsmaskinen, en svavelkula som kunde sättas på ett stativ och vevas runt. 1700-tal Stephan Gray (1666–1736), engelsk fysiker, påvisade att elektricitet kunde ledas genom ett hampsnöre och att människan var en ledare av elektricitet. Benjamin Franklin (1706–90), amerikansk fysiker och politiker, visade att det mycket väl kunde räcka som förklaring att det fanns ett enda ”elektricitetsämne”. Han införde helt godtyckligt positiv och negativ elektricitet. Det positiva hade fått elektricitet och det negativa hade förlorat elektricitet.

Elektricitet

27


Elektricitet

Kommentarer till faktaboken

TitaNO fysik

Franklin gjorde 1749 det spektakulära experimentet med en pappersdrake som i ett hampsnöre skickades upp till ett åskmoln. (Fysikern Richman i S:t Petersburg dog när han gjorde ett liknande experiment.) 1800-tal Forskningen fick en ny inriktning i och med uppfinnandet av batteriet och därmed möjligheten att få en elektrisk ström i en ledning. Galvanis och Voltas experiment orsakade också mycket oro. Vad skulle hända om man kunde ”väcka livsgnistan” med en elektrisk urladdning? Man kan jämföra med vår nutida debatt om stamcellsforskning. År 1818 utkom Mary Wollstonecraft Shelley med Frankenstein, or the Modern Prometheus. Den har filmats minst fem gånger, bl.a. med Boris Karloff i huvudrollen. Boken var ett inlägg i debatten. Mary Shelley deltog en gång i ett samtal om livsprincipens natur. Kanske kunde ett lik återuppväckas, galvanismen hade antytt något sådant. När natten föll tog Marys fantasi fart: ”Jag såg – med slutna ögon, men intensiv mental skärpa – den bleke yngling som studerade de oheliga konsterna, på knä invid detta ting han satt samman. Jag såg, som en fasansfull vålnad, en man ligga utsträckt; och hur han sedan vid ingångsättandet av någon mäktig maskin visade tecken på liv och rörde sig ovant, liksom blott till häften levande. Skräckinjagande måste det vara, ty varje mänsklig strävan att imitera Skaparens häpnadsväckande mekanism vore skräckinjagande.” 1897 J. J. Thompson, engelsk fysiker upptäcker elektronen. Man experimenterade alltså med elektrisk ström i hundra år innan man visste vad det var som strömmade. Diskutera

• Vår rädsla och förundran inför ny teknik.

28

Elektricitet


Elektricitet

Kommentarer till faktaboken

TitaNO fysik

Svar till Tänk ut-frågor i faktaboken Sid. 21

2.9 Hur kan man göra om man bara har 1,5 V batterier hemma och behöver 6 V? Man kan seriekoppla 4 st 1,5 V batterier. 2.10 Hur är de här batterierna kopplade? Seriekopplade. Spänningen är 3 V. 2.11 Batteriet nedan är ett 12 V batteri. Var finns ett sådant? I bilen.

Sid. 26

2.21 Varför är plast ett bra material för strömbrytarknappen? Plast isolerar. 2.22 Är lamporna i ditt rum parallell- eller seriekopplade? De är parallellkopplade. Om en lampa går sönder lyser de andra ändå. 2.23 Hur är bilstrålkastarna koppade? De är parallellkopplade. Det skulle vara livsfarligt om båda slocknade. 2.24 Hur är lamporna i julljusstaken kopplade? De är seriekopplade.

Sid. 30

2.28 Vilka orsaker till kortslutning kan du komma på? Ledningarna i en sladd kommer i kontakt genom skada på isoleringen eller t.ex. en spik genom sladden. Vatten tränger in i en elektrisk apparat. 2.29 Vad tror du att denna symbol på en elektrisk apparat kan betyda? Apparaten är droppskyddad. Den tål alltså lite fukt. 2.30 Vad betyder det att en apparat är märkt med en överkryssad soptunna? Apparaten måste lämnas till återvinning när den är förbrukad.

Läs mer Sid. 32

2.33 Vad skulle du kunna tänka dig att forska fram som drar nytta av supraledning? Supraledning vid lite högre temperatur skulle kunna ge oss billigare sätt att transportera el i ledningar till industrier t.ex.

Elektricitet

29


Elektricitet

Kommentarer till arbetshäftet

Avsnitt

Laboration

Undersök

Uppdrag

TitaNO fysik

Övrigt

Ett starkt men stilla flöde Batteriet Statisk elektricitet

1 1

2

Spänning och ström

3

Elektriska kopplingar

4

Elsäkerhet

1, 2, 3

4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11

uppgift 1 uppgift 2

2 (gemensam), 3

Läs mer

Motstånd mot strömmen

4, 5

Kalkyl

Supraledning El under 200 år

Undersök 1 — Batteriet Om eleverna själva tar sönder batterier kan det bli väldigt smutsigt. Gamla tidningar som underlag på golv och bänk rekommenderas. Annars kan man samla delar i plastpåsar för undersökning. En bågfil ger en fin snittyta om en cell ska delas.

Uppdrag 3 — Få lampan att lysa starkt! Om man föredrar att ha batterierna i batterihållare behövs fem sladdar. Man kan dock ange sex för att inte ge någon ledtråd till seriekoppling.

Laboration 1 — Laddning Denna laboration kan också göras på klassiskt vis med ebonit- och plexiglasstavar. Det är inte helt enkelt att få det att fungera, så ett alternativ är att man gör detta som en demonstration. Man kan lägga stavarna en stund under värmelampa så att de är torra när de ska användas. • • • • • •

Gnid ebonitstavarna med ylleduk. Lägg en av dem i hållaren så att den kan svänga fritt. Närma den andra långsamt och försiktigt. Gnid glasstavarna med konstfiberduk. Gör på samma sätt. Närma en ebonitstav och en glasstav till varandra.

Laboration 2 — Leder människan ström? Laborationen är avsedd att göras gemensamt under lärarens överinseende. Om varje elev antecknar sitt värde på tavlan vid båda tillfällena kan man få ett underlag för diskussion. Amperemetern har inte behandlats tidigare.

30

Elektricitet


Elektricitet

Kommentarer till arbetshäftet

TitaNO fysik

Diskutera

• Varför leder vi olika (olika torr hud)? I vilka lokaler kan det vara extra farligt att handskas med elektriska apparater? • Kan man tänka sig att detta kan vara användbart i en lögndetektor?

Uppdrag 10 — Kraftledning Diskutera

• Kan flera hus koppla in sig på samma kraft ledningsnät utan problem. Testa! • Hur går det med batteriet? Kraft verket? • Hur går det om en stor fågel kommer flygande och råkar röra vid båda ledningarna samtidigt med vingarna?

Laboration 3 — Proppsäkringen Man kan påpeka att säkringarna sitter i ett särskilt skåp. Fotklämman med kromnickeltråden ska alltså inte stå på bottenplattan. (Det är risk för kortslutning där, om fotklämmorna kommer i kontakt med varandra.)

Undersök 4 — Hur fungerar en trappkoppling? Om man inte är utrustad med tillräckligt många tvåvägsomkopplare kan man göra ett arrangemang med t.ex. långa spik och bara låta sladdarna ligga utsträckta på bänken.

Laboration 5 — Släpper ett motstånd fram mer ström än två? Amperemetern har inte använts tidigare.

Facit Uppgift 1, Serie- och parallellkoppling av lampor

1 Seriekoppling: A, D, F, G, I Parallellkoppling: B, C, E, H 2 a L1

b L3

c L1

Facit Uppgift 2, Logiska kretsar 2

1 S1

S2

L

S1

S2

L

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

S1

S2

S3

L

S1

S2

S3

L

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

1

0

0

0

1

1

0

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

0

1

1

1

0

0

1

0

0

0

1

0

1

0

1

1

1

0

1

0

0

1

0

0

0

1

0

0

4

3

Elektricitet

31


Elektricitet

Kommentarer till arbetshäftet

TitaNO fysik

Facit Kalkyl

1 0,4 A 2 Från vänster: 0,3 A, 0,3 A, 0,6 A 3 Det är inte samma sorts lampor. (Resistansen i lampa L1 är dubbelt så stor som i lampa L2.) 4 L3: 0,3 A L4: 0,4 A L5: 0,7 A

Facit Korsord

Å

S

K

A

O P P

V

O

S

L

A

S

T

A

T

R

O

G

M

A

K

L

A

Ä

V

M

R

A

L

P A

T

Ä

N

N

I

A

N

S O

L

T

A

R G

Ö

I

M B

E

L

E

K

T

R

O

N

S

L

Y K

O

R

T A R E

32

Elektricitet

U

T

N

I

N

G


Elektricitet

Kommentarer till arbetshäftet

TitaNO fysik

Facit Sant eller falskt?

Sant

Falskt

1 Galvani gjorde det första batteriet. 2 Atomen består av en kärna och elektroner. 3 Enheten för spänning förkortas 1 W. 4 När det går elektrisk ström är det atomerna som strömmar. 5 Man kan aldrig seriekoppla mer än två batterier. 6 När man parallellkopplar batterier varar de längre. 7 När man parallellkopplar batterier blir spänningen högre. 8 Lågenergi-lampor räknas inte till miljöfarligt avfall. 9 När saker blir laddade är det elektronerna som flyttas. 10 Atomkärnan har plusladdning. 11 Att alla kyrkor bör ha åskledare beror på att de har stengolv. 12 Alla metaller utom koppar är goda ledare av elektrisk ström. 13 Strömriktningen i en ledning är samma som elektronriktningen. 14 Spänningen i vägguttagen är 230 V. 15 En kortsluten lampa lyser inte. 16 Om man skruvar ur en av tre seriekopplade lampor slocknar de övriga. 17 När det går elektrisk ström i en ledning blir den alltid varm. 18 Det finns olika proppsäkringar som tål olika mycket ström. 19 Enhet för strömstyrka är 1 ampere. 20 Jordfelsbrytare finns bara i gamla hus. 21 Jordledaren är alltid blågul. 22 Apparater som används utomhus behöver inte vara skyddsjordade. Läs mer

23 Det är wolframtråden i en glödlampa som lyser. 24 Motstånd mot elektrisk ström är detsamma som resistans. 25 Enhet för resistans är 1 ohm som förkortas 1 O. 26 Strömmen i en ledning ökar om man har ett motstånd. 27 Supraledning inträffar vid höga temperaturer. 28 På 1800-talet fanns el bara i hemmen. 29 Tv:n kom under första världskriget eftersom alla ville följa krigshändelserna. 30 El-användningen minskar eftersom vi har apparater som kräver mindre el.

Elektricitet

33

TitaNO fysik  

Lärardel 2 Elektricitet

Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you