Elektricitet

Obs!

Det finns frågor i texten. Visa svaren genom att markera området mellan pilarna. >Svar<

Om svaret ändå inte syns, välj Hitta markering eller Slå upp.

Statisk elektricitet

Saker av plast eller konstfiber blir elektriska när man gnider dem.

Bäst fungerar statisk elektricitet när luften är torr, en kall vinterdag.

Gnid en ballong mot håret eller mot ett fleecetyg.

Pröva hur den påverkar:

ditt hår.
små bitar av silkespapper.
en smal vattenstråle som rinner ur kranen.

Såhär uppstår laddningen

Elektroner är små negativt laddade partiklar som rusar runt atomkärnorna. Innan man gnider ett förmål har det lika många elektroner (-) som protoner (+). När man gnider ett föremål med ett annat lossnar elektroner från det ena föremålet och fastnar på det andra. Det första föremålet har nu färre elektroner än förut. Protonerna är i majoritet. Föremålet är +laddat. Det andra föremålet har tagit emot elektroner. Det har nu flera elektroner än protoner och är -laddat.

Olika laddningar dras till varandra.

Lika laddningar stöter bort varandra.

Blixtarna i ett åskväder, med också de små stötar som man kan få av ett konstfiberplagg, är urladdningar (elektroner som hoppar) mellan kroppar som har olika laddning. + och - laddningen jämnas ut så att kropparna blir neutrala igen.

Fler försök med statisk elektricitet

Sätt små bitar av aluminiumfolie i en torr plastflaska.
- Gnid flaskan med fleecetyg eller mot håret.
- Peta på foliebitarna med fingrarna utanpå flaskan
Gnid två plastflaskor.
- Jaga den ena med den andra.

Statisk elektricitet kallas också gnidningselektricitet.

Man kan visa att något är laddat med statisk elektricitet med en laddningsmätare.

Här får du veta hur man bygger den.

På vilka sätt liknar statisk elektricitet magnetism?

> Föremål som är laddade stöter bort eller dras till varandra som magneter. Statisk elektricitet och magnetism fungerar bara på nära håll. Man laddar något genom att gnida det och man kan magnetisera t ex nål genom att gnida den mot en magnet. <

När man gnider en ballong mot ett tyg får ballongen +laddning och tyget -laddning. Som magneten har syd- och nordpol har elektriciteten + och – laddning.

Olika laddningar dras till varandra.

Lika laddningar stöter bort varandra.

En del material blir laddade med statisk elektricitet (+ eller -) när man gnider dem.

Olika laddningar dras till varandra.

Lika laddningar stöter bort varandra.

Elektrisk ström

Elektricitet som strömmar i en ledare kallas elektrisk ström.

Sluten strömkrets

För att elektriciteten ska kunna strömma måste det finnas ledare hela vägen. Det kallas sluten strömkrets.

När en ledning går från batteriets ena pol till lampans sida

och en annan ledning går från lampans botten till batteriets andra pol, har man en sluten strömkrets.

Lampan lyser.

Så här går strömmen:
- ut från batteriets topp - genom ledningen
- in genom lampans metallskal
- genom glödtråden
- ut genom lampans botten
- genom ledningen
- in genom batteriets botten.

Koppla en sluten strömkrets (så att lampan lyser) med två ledningar. Koppla en sluten strömkrets med en ledning.

Pröva att leda strömmen genom andra saker av metall. (gem, knappnål, dörrhandtag)

Vad är elektrisk ström?

Elektrisk ström är en massa elektroner som rör sig genom en ledare, t ex en koppartråd.

Vatten kan också leda elektrisk ström.

En elektron är mycket liten och minus-laddad.

Dramatisera sluten strömkrets.

Experimentera med en kretsboll

Den fungerar med så svag ström att hudens fuktighet räcker som ledare. Alla står i en ring och alla utom två håller varandra i hand. De två rör istället varsin av bollens elektroder. Bollen lyser och låter. Så fort någon släpper greppet bryts strömmen.

Pröva andra ledare.

Två personer i ringen kan hålla i en sax eller i pulpetens metallben i stället för i varandras händer.
Två personer kan sticka varsitt finger i ett glas vatten.
Man kan hålla varandra i örat eller näsan, men inte i kläderna.

Kretsboll

Ledare och kopplingar

Det finns flera typer av ledningar och olika sätt att fästa dem:

Labbsladdar med krokodilklämmor i ändarna (enkelt att hantera, lamphållare och batterihållare behövs också)
Tunna ledningar som man kan skala med tänderna och tejpa eller löda fast (billigt, eleverna kan ta hem sina alster)
Batterihållare och lamphållare med klämmor att sätta ledningarna i (fungerar bäst med ledningar som har bara en metalltråd)
Färdiga byggsatser som fästs ihop med tryckknäppen
Små leksaksförpackningar där man klämmer fast ledningarna i spiralfjädrar.
Byggsatser där ledningarna fästs med magnet.

Seriekoppling

Koppla två batterier i serie.

Hur lyser lampan nu? > Starkt. <

Så här är batterierna i en ficklampa kopplade.

Seriekopplade batterier

Varje batteri ger 1,5 Volt men lampan eller leddarna behöver kanske 3 eller 4,5 Volt för att lysa starkt.

Man mäter spänningen i Volt.

Spänningen beror på hur stor skillnaden är mellan mellan +polen och -minuspolen. Man kan jämföra strömmen av elektroner med en vattenström som rinner ner för ett berg. Spänningen säger då hur stor höjdskillnaden är mellan bergets topp och dalen dit vattnet är på väg.

När är lamporna eller leddarna är seriekopplade delar de på strömmen och lyser inte så starkt

Varje lampa leder strömmen vidare till följande. Om man tar bort en lampa slocknar alla.

Gör såhär när du seriekopplar lampor.

Seriekopplade lampor

Parallellkoppling

Koppla batterierna så här. Hur lyser lampan?

> Svagt som med ett batteri. <

Vilken nytta kan man ha av parallellkoppling?

> Två batterier räcker längre än ett. <

Känn igen kopplingarna?

Parallellkopplade batterier

Elektrisk ström är elektricitet som rör sig genom en ledare.

Strömkretsen är sluten när det finns ledare för strömmen hela vägen runt.

I följande avsnitt får du veta hur man får värme, ljus och rörelse med hjälp av elektricitet.

Du får också lära dig att producera (tillverka) elektricitet själv.

Värme med elektricitet

I sidorna på en brödrost finns metalltråd (av krom och nickel). Sådan tråd är svår för elektronerna att ta sig fram genom och kallas motstånd eller resistans. Tråden blir så varm att den börjar glöda när strömmen går igenom den.

På samma sätt fungerar andra apparater som ger elvärme. Vilka kommer du på?

> Spis, strykjärn, värmelement, kupévärmare, hårfön, grilltändare, ugn... <

(Obs! Mikrovågsugnen fungerar inte med motstånd. Därför blir den inte varm utan gör bara maten varm.)

Dramatisera motstånd.

Det går åt mycket elektricitet när man låter elektriciteten förvandlas till värme.

Om ledaren är tunn eller av ett material som elektronerna har svårt att ta sig igenom kallas det motstånd eller resistans.

När elektronerna tränger sig igenom motståndet blir det varmt.

Ljus med elektricitet

Förr använde man mest glödlampor. De fungerar med motstånd. De lyser när glödtråden (av metallen volfram) blir så het att den glöder. De fordrar mycket elektricitet för att lysa.

En glödlampa är gjord av glas och kan lätt gå sönder. Man kan bränna sig på en het glödlampa och t ex en lampskärm eller en gardin som kommer för nära lampan kan börja brinna.

Glödlampa

Lysrör och LED-lampor innehåller ingen glödtråd, de blir inte heta. Därför behöver de bara lite elektricitet för att lysa.

När man tänder ett lysrör, strömmar elektronerna in genom ledaren. Men de möter inget motstånd istället finns där en gas, argon. Elektronerna ger argon-atomerna energi. Men argon-atomerna släpper genast ifrån sig energin igen som ljus.

Dramatisera lysrör.

En lågenergilampa / energisparlampa är en sorts lysrör. Lysrör och lågenergilampor innehåller giftiga ämnen. Därför ska man samla in dem som problemavfall.

Lysrör och lågenergilampor

En diod leder ström bara i en riktning.

En lysdiod (LED) ger ifrån sig ljus när strömmen går igenom den.

Nu använder man ofta LED-lampor. En LED fordrar lite elektricitet. Den blir inte het och går inte lätt sönder.

Därför kan man bygga in leddar i plast så att en LED-lampa kan se ut på många sätt.

Nu ser många LED-lampor ut som gammaldags glödlampor, med de är av plast och de blir inte heta.

Dramatisera LED.

Leddar i olka färger

LED-lampa

LED-list

Leddar inne i lampa

Ficklampa med leddar

Välja lampa

Både på förpackningen och på lampan står hur mycket elektricitet den fordrar (Watt) och hur mycket ljus den ger (Lumen).

I lysrör och LED-lampor behöver elektronerna inte gå igenom högt el-motstånd. Därför blir de inte heta.

Det behövs mindre energi för att tillverka bara ljus än för att tillverka värme.

Elektromagnet

Linda två meter koppartråd kring en stor spik. Koppla koppartrådens ändar till ett 4,5 v batteri.

Rör ett gem med spikens spets.

Vad händer?

> Spiken är magnetisk så länge strömmen går igenom ledningen. Ledningen blir varm efter en stund. Batteriet räcker inte så länge. <

Det här är en elektromagnet. När elektrisk ström går genom en ledare blir den magnetisk.

Om ledaren är lindad många varv blir den en starkare elektromagnet.

En magnet som alltid är magnetisk kallas permanent magnet.

En elektromagnet är magnetisk medan det går ström genom den.

Rörelse med elektricitet

Du har redan märkt hur magneter reagerar på varandra.

Olika poler dras till varandra.

Lika poler stöter bort varandra.

Lika poler på magneter stöter bort varandra också när den ena är en elektromagnet och den andra en permanent magnet.

På en elektromagnet kan man inte se vilken ända som är nordpol och vilken som är sydpol.

Ta reda på det genom att hålla en permanent magnets nordpol mot elektromagnetens ena ända.
Skuffa undan elektromagneten genom att föra den permanenta magnetens nordpol mot elektromagnetens nordpol.

Du har fått något att röra sig med hjälp av elektricitet. Vad behövdes för det?

> En permanent magnet och en elektromagnet som det går ström igenom. <

Så här fungerar en elmotor: När en elektromagnet får ström försöker den röra sig bort från en annan magnets likadana pol. Om den ena magneten sitter på en rörlig axel får man den att snurra.

Skruvmotor

Nu får du bygga en elmotor av den enklaste sorten.

Du behöver

ett AA batteri
en rund neodymmagnet av den minsta sorten
en skruv
en ledning.

Ledningen blir magnetisk då det går ström genom den. Den blir alltså en elektromagnet.

Neodymmagneten är stark permanent magnet.

Sätt fast magneten på skruvens huvud.
En elektromagnet är magnetisk medan det går ström genom den.
Skruven blir magnetisk och går lätt att hänga under batteriet med spetsen uppåt.
Tryck ena änden av kopparledningen mot batteriets +pol.
Rör ledningens andra ända mot sidan på magneten. Nudda lätt några gånger. Tryck inte.

Vad händer?

> Först studsar magneten bort från ledningen när de lika polerna möts. Sedan börjar magneten och skruven snurra. <

Man kan märka att det finns magneter i en köpt leksaksmotor om man håller ett föremål av järn mot den.

Det finns flera beskrivningar på enkla elmotorer på som man kan bygga själv. Sök med 'simple electric motor'.

De här motorerna är likströmsmotorer.

I en elmotor finns permanenta magneter och elektromagneter som stöter bort varandra.

Magnetfält

Runt både permanenta magneter och elektromagneter bildas magnetfält.

Med järnfilspån kan man visa hur magnetfältet ser ut.

För att inte järnfilspånet ska fastna på magneten kan man göra en magnetfältsflaska.

Det behövs:

en genomskinlig platt plastflaska med tät kork
en matsked motorolja
en tesked järnfilspån.

Magnetfältsflaska

Tvätta flaskan noga och låt den torka ordentligt. Om det finns vatten eller tvålrester i flaskan kommer järnfilspånet snart att rosta.

Lägg järnfilspån och olja i flaskan och skruva fast korken.

Vänd på flaskan så att järnfilspånet sprider sig i oljan och lägg ner den så att det breder ut sig över hela ena sidan på flaskan.

Vänd upp sidan med järnfilspånet och lägg en stavmagnet mot den.

Rita av magnetfältet.

Tillverka elektrisk ström

Det finns tre sätt att tillverka egen elektricitet.

1. Bygg ett batteri

Det behövs:

6 bitar frukt eller rotsak, t ex potatis eller äpple.
6 kopparspikar
6 förzinkade spikar
en lysdiod (LED) som bara behöver 1,8 V för att lysa
7 ledningstrådar, gärna med klämmor i ändarna.

Gör så här:

Stick en kopparspik och en zinkspik i varje bit. Spikarna får inte röra vid varandra.
Lägg bitarna i ring.
Fäst en ledning mellan kopparspiken i första biten och zinkspiken i andra biten.
Fäst nästa ledning mellan kopparspiken i andra biten och zinkspiken i tredje biten osv.
Mellan första bitens zinkspik och sista bitens kopparspik fäster du lysdioden.

Äppelbatteri

En lysdiod lyser bara om strömmen går rätt väg genom den.
Pröva att vända på den om den inte lyser vid första försöket.
Du kan känna strömmen mellan zinkspiken och kopparspiken med tungan om du inte har en lysdiod.

Vad händer?

När zinkspiken hamnar i sura saften börjar zinken dela upp sig i zinkjoner och elektroner.

Elektronerna strömmar genom ledningen till kopparspiken. Det är en elektrisk ström.

Citronsaft är så stark att strömmen mellan en zinkspik och en kopparspik i en enda citron kan får lysdioden att lysa.

Strömmen ur ett batteri går hela tiden åt samma håll, därför kallas den likström.
Elektronerna som strömmar är negativt laddade. De finns i batteriets minus-pol och strömmar därifrån till plus-polen.
Förr trodde man att strömmen gick från + till -. Därför säger man fortfarande att strömmens riktning är från + till -.

Seriekoppling

När man kopplar flera äppelbitar eller potatisbitar efter varandra kallas det seriekoppling.

Om man seriekopplar två 1,5 V batterier får man ström med 3V spänning.

I ett batteri finns ett material som tar emot elektroner och ett som ger bort elektroner.

Elektronerna strömmar hela tiden åt samma håll genom ledningen.

Sådan ström kallas likström.

2. Generator

Elektrisk ström är elektroner som rör sig åt samma håll på samma gång genom en ledare.

Koppar leder elektrisk ström bra. En koppartråd är alltså en ledare.

Elektroner finns i koppar, liksom i annan materia.

För att tillverka elektrisk ström behöver man få elektronerna i en koppartråd att röra sig åt samma håll på samma gång.

Det kan man göra med en magnet som rör sig.

En apparat som tillverkar elektrisk ström med hjälp av magneter kallas generator.

En lite generator kallas dynamo. En del cykellampor får ström från en dynamo.

När magneterna rör sig får de elektronerna att strömma fram och tillbaka genom ledningen. Det kallas växelström. Lysdioden lyser bara när strömmen går åt det ena hållet. Därför blinkar den när den får växelström.

Dramatisera generetorn.

Den ström som kommer ur vägguttag är växelström. Den är alltså tillverkad med generator.

Växelström kan ledas långt genom ledningar utan att bli svagare.

Likström blir däremot svagare när den går genom en lång ledning. Därför ska man inte dra långa ledningar från ett batteri.

Bygg generatorn på bilden.

En magnet som rör sig får elektronerna i en ledare att röra sig fram och tillbaka.

Sådan elström kallas växelström.

En generator består av magneter och koppartråd.

Den tillverkar växelström.

3. Solceller

Man kan använda solljus eller annat ljus för att göra elektrisk ström.

Små fotoceller på en miniräknare och solpaneler på hustak tillverkar elektricitet med hjälp av ljus.

I norden skiner solen så lite på vintern att solpaneler inte ger tillräckligt med elektricitet. Men i soligare länder fungerar solpaneler året runt.

När en solcell (fotocell) får ljus på sig börjar elektronerna i den flytta sig från undre sidan till övre sidan. Det blir brist på elektroner på undersidan. När elektronerna försöker jämna ut spänningen, släpps de inte tillbaka samma väg som de kom. De måste istället ta vägen genom en ledare och där kan man använda den elektriska strömmen.

Dramatisera solpanel.

Kraftverk

Strömmen som kommer ur vägguttagen kommer från kraftverk. Där har den tillverkats med generator.

Generatorn i förra avsnittet drivs med handkraft.

Vilka krafter kan driva den om man sätter ”vingar” på generatorns axel?

> Vattenkraft, vindkraft, (och ånga från kokande vatten som visas här nedanför.) <

Vad kallas kraftverken som drivs så?

> Vindkraftverk, vattenkraftverk. <

Många kraftverk använder något bränsle för att tillverka elektricitet: kol, olja, gas, träflis...

Hur kan ett bränsle få generatorn att röra sig?

Titta på bilderna och berätta vad som händer.

> Man eldar med bränslet och värmer vatten. <

>Vattnet kokar och ångan driver runt en turbin<

> Turbinen drar runt generatorn som tillverkar ström. <

I kärnkraftverk eldar man inte. Man kokar vatten med värmen från kärnreaktioner. Vattenångan driver generatorer som producerar elektrisk ström.

I ett kraftverk låter man vatten, vind eller ångan från kokande vatten driva runt generatorer för att få elektrisk ström.

Det finns både fördelar och nackdelar med alla sorters kraftverk.

Vilka kommer du på?

> T ex Vinden är en förnybar energikälla. Vindkraftverk smutsar inte ner, men de fungerar bara när det blåser.

Vatten är en förnybar energikälla. Vattenkraftverk smutsar inte ner, men det påverkar miljön att vattnet stiger och sjunker.

Trä är en förnybar energikälla, det finns mycket trä i Finland. Lika mycket koldioxid kommer ut i luten när trä brinner som när det förmultnar. Långa transporter förbrukar energi och smutsar ner luften.

Kol, olja och gas måste köpas från utlandet, de smutsar ner luften.

Kärnkraft ger massor med energi, smutsar inte ner luften, men ger radioaktivt avfall. <

Elsäkerhet

Kortslutning

När strömmen från ett batteri går genom en lampa släpper lampans glödtråd bara igenom lite ström i gången.

Om strömmen får gå utan motstånd från den ena polen till den andra, genom t ex en metallbit, blir hela batteriet varmt och töms på en kort stund.

Det kallas kortslutning.

Ett vanligt ficklampsbatteri som råkar ut för kortslutning blir inte så hett att det är farligt.

Obs!
Ett laddningsbart batteri blir mycket hett och kan spricka om det blir kortslutet. Ett kortslutet 9 v batteri blir så hett att man bränner sig.

Nätström och säkringar

Nätströmmen i vägguttagen är 230 volt.

Om en apparat som går på nätström blir kortsluten kan det börja brinna. Därför måste all elström i en bostad gå genom säkringar.

Det står på säkringen hur stark ström den tål; t ex 10 A (ampere), 16 A.

Om det blir kortslutning någonstans i elnätet, så att starkare ström går genom säkringen, smälter tråden i säkringen av och strömkretsen bryts.

Undersök några säkringar. Vad består de av? > Ny säkringar är ”evighetssäkringar”, brytare som bryter strömmen om för stark ström går igenom. Sedan kan man knäppa på strömmen igen när felet är avhjälpt. Äldre säkringar ("proppar") består av keramik, sand och en metalltråd. Små säkringar för 12 v apparater är av glas med eller utan sand i och en metalltråd i mitten. Säkringar i bilar är av plast och metall. <

Huvudströmbrytaren finns på samma plats som säkringarna. Med den stänger man strömmen till hela bostaden om man misstänker något fel, eller när något ska installeras eller repareras i elnätet.

Elektrisk stöt

Strömkretsen från ett el-uttag går ut genom det ena hålet och in genom det andra.

Om man rör båda polerna går strömkretsen genom kroppen. Man får en elektrisk stöt.

Strömmen från ett el-uttag kan skada en mänska. Den kan påverka hjärtats rytm och ge brännskador.

Också dödsfall inträffar.

En besvärlig effekt av elektrisk stöt är att man kan få kramp i muskler.

Om man får kramp i handen som håller el-ledningen, kan man inte släppa elledningen utan strömmen fortsätter att gå genom kroppen.

Den här varningsskylten ser man på elstolpar.

Spänningen i ett AA-batteri är bara 1,5 Volt, ändå kan man bränna fingrarna när man experimenterar med det.

I ett vägguttag är spänningen 230 Volt.

En elektrisk stöt med så hög spänning kan vara livsfarlig.

Elapparater har säkringar som går sönder för att bryta strömmen om den blir för stark.

I varje bostad finns flera säkringar som hindrar för stark ström att gå genom elnätet.

Med huvudbrytaren stänger man strömmen till hela bostaden.

Granska hemma

Ta reda på var säkringsskåpet och huvudströmbrytaren finns hemma.

Finns det säkringar i reserv?

Hur många Ampere är de?

Hur byter man säkring? Eller har ni säkringar med brytare?

Vatten leder elektricitet. Elinstallationerna i badrum gjorda så att det ska vara så säkert som möjligt.

Vad lägger du märke till? > Uttagen är högre upp än i andra rum. Det finns varningstexter på dem. <

Dra ingen sladd in i badrummet från ett uttag i ett annat rum. De är inte tillräckligt skyddade.

Finns det gamla el-apparater? Är de hela? Är sladdarna hela? Är kontakterna hela?

Finns det skarvsladdar? Ligger de så att de kan bli skadade? Finns det risk att husdjur gnager på ledningarna?

Hur drar du ur kontakter? > Man ska hålla i själva kontakten. Om man drar i ledningen kan den lossna, plus- och minuspolen kan ta ihop och det blir kortslutning. <

På vilka andra sätt tar du ansvar för el-säkerheten hemma?

> Vaktar småsyskon så de inte petar i el-uttag. Släcker apparater som man inte använder. Torkar damm av dator och TV... <

Hur gör du om en el-apparat går sönder eller luktar bränt?

> Tar ur kontakten. Stäng huvudbrytaren om du inte kommer åt kontakten. <

Hur släcker man en el-apparat som brinner? > Ta ur kontakten. Kväv elden. <

Page updated

Google Sites

Report abuse