Elektrisitet — og spenning i hverdagen

Presentasjon om: "Elektrisitet — og spenning i hverdagen"— Utskrift av presentasjonen:

1 Elektrisitet — og spenning i hverdagen
DETTE SKAL DU LÆRE OM hvordan vi kan kople sammen elektrisk utstyr så vi får en sluttet strømkrets hva vi mener med begrepene strøm, spenning, resistans, effekt og induksjon hvor du møter elektrisitet i hverdagen, når det er nyttig, og når det er farlig

2 Statisk elektrisitet — når elektrisiteten er i ro – ordforklaringer
elektron elektrisk støt gnist lyn partikkel med negativ elektrisk ladning når elektroner hopper til eller fra et menneske, slik at du kjenner det. Små støt er helt ufarlige, større støt kan medføre risiko for skader og død når elektroner hopper gjennom lufta, kaller vi det en gnist. Når du får støt av å gå på teppegulv, er det en liten gnist. Lyn fra himmelen er en stor gnist store elektriske gnister mellom ulike skylag, eller mellom lave skyer og bakken negativ ladning positiv ladning statisk elektrisitet utladning når et materiale har et overskudd av elektroner, sier vi at det er negativt ladd når et materiale har et underskudd av elektroner, sier vi at det er positivt ladd elektrisitet som er i ro, i motsetning til elektrisk strøm som er elektrisitet i bevegelse når en gjenstand mister sin elektriske ladning raskt

3 Svar: Van der Graaf-generatoren gir håret et overskudd av elektroner
Svar: Van der Graaf-generatoren gir håret et overskudd av elektroner. Når alle hårene har samme negative ladning, frastøter de hverandre. Van der Graaf-generatoren er et apparat for å lage statisk elektrisitet. Diskuter! Hvorfor reiser alle hårene seg på hodet til personen på bildet?

4 Gjenstander som har like ladninger, frastøter hverandre.
Gjenstander som har ulike ladninger, tiltrekker hverandre

5 Se filmen «Rullende brusboks»
Diskuter: Hvorfor ruller brusboksen etter plaststaven? Filmen «Rullende brusboks» ligger under Video på lærersidene til nova.cdu.no. Se Videosamlinger og Statisk elektrisitet. Svar: Plaststaven har et overskudd av elektroner (fra ullvotten), den er negativt ladd.

6 Se filmen «Ballong på veggen»
Diskuter: Hvorfor fester ballongen seg til veggen? Filmen «Ballong på veggen» ligger under Video på lærersidene til nova.cdu.no. Se Videosamlinger og Statisk elektrisitet.

7 Se filmen «Dansende ballonger»
Diskuter: Hvorfor frastøtes ballongene av plaststaven? Filmen «Dansende ballonger» ligger under Video på lærersidene til nova.cdu.no. Se Videosamlinger og Statisk elektrisitet.

8 Se filmen «Bøyd vannstråle»
Diskuter: Hvorfor tiltrekkes vannet av ballongen? Filmen «Bøyd vannstråle» ligger under Video på lærersidene til nova.cdu.no. Se Videosamlinger og Statisk elektrisitet.

9 Forklaringsfilmen til «Bøyd vannstråle» ligger under Video på lærersidene til nova.cdu.no. Se Videosamlinger og Elevforsøk – forklaringsfilmer.

10 Lyn er store elektriske gnister mellom ulike skylag, eller mellom lave skyer og bakken.

11 Internett-challenge Forekommer det lyn på andre planeter enn jorda?
Svar: Ja, blant annet på Venus. Internett-challenge Forekommer det lyn på andre planeter enn jorda? Lyn på jorda sett fra Den internasjonale romstasjonen.

12 Elektrisk strøm — når elektroner beveger på seg – ordforklaringer
ampere (A) elektrisk komponent elektrisk isolator koplingsskjema målenhet for elektrisk strøm. Måles gjerne med et amperemeter en enkeltdel i en elektrisk krets. For eksempel batteri, bryter, lyspære og motstand materiale som leder strøm dårlig. Eksempler er glass, plast, porselen og gummi et kart over en elektrisk krets med bestemte symboler for de forskjellige komponentene i kretsen elektrisk krets elektrisk leder elektrisk strøm sammenkopling av elektriske ledere som leder strømmen i en krets, i en sirkel. En krets er sluttet når elektronene kan strømme fritt fra den ene polen på strømkilden til den andre et materiale som leder strøm. Metall og materialer med mange frie elektroner er gode elektriske ledere elektriske ladninger i bevegelse, for eksempel elektroner i en ledning. Når de elektriske ladningene ikke er i bevegelse, kaller vi det statisk elektrisitet

13 likestrøm strømkilde vekselstrøm strøm som går den samme veien gjennom lederen hele tiden. Batterier leverer ofte likestrøm. Alternativet til likestrøm er vekselstrøm en kilde til strøm, for eksempel batteri eller stikkontakt. Har alltid minst to poler strøm som skifter retning i kretsen hele tiden. Strømmen i norske hjem skifter retning 50 ganger i sekundet. Alternativet til vekselstrøm er likestrøm

14 «Når elektroner beveger seg, kaller vi det elektrisk strøm»

15 plusspol minuspol Alle elektriske komponenter har minst to tilkoplingspunkter. hylse bunnknapp En enkel strømkrets. Klesklypa fungerer som en bryter som slutter kretsen når den presses ned.

16 Koplingsskjema batteri pære bryter ledning

17 Treige elektroner, rask strøm
Elektronene dytter på alle elektronene foran seg, helt fram til lyspæra. Et rør fullt av bordtennisballer fungere på samme måte. Hvis du dytter inn en ny ball i den ene enden, faller det en ball ut av den andre enden med en gang. Elektroner flytter seg bare noen millimeter i sekundet, men likevel lyser lampa umiddelbart etter at vi har trykt på bryteren. Diskuter! Hvorfor lyser lampa umiddelbart etter at vi har trykt på bryteren?

18 elektriske isolatorer
glass metaller f.eks. sølv og aluminium porselen papir elektriske ledere elektriske isolatorer gummi batterisyre plast sjøvann Diskuter! I stoffer som er gode ledere er det frie elektroner. Hva mener vi med det?

19 Elektronene strømmer gjennom ledningen fra batteriets minuspol til plusspol. Vi sier likevel at strømretninger er fra plusspolen til minuspolen.

20 Likestrøm og vekselstrøm
Strømmen fra stikkontaktene hjemme går ikke samme vei hele tiden. Den skifter retning i ledningene hele 50 ganger i sekundet! Vi kaller den vekselstrøm. Vekselstrøm har symbolet ~. Strømmen fra et batteri går samme vei i kretsen hele tiden: fra plusspolen til minuspolen på batteriet. Vi kaller denne strømmen likestrøm. Likestrøm har symbolet =. ~ vekselstrøm = likestrøm

21 Strømstyrke måles i ampere (A)
Et amperemeter er et måleapparat som teller hvor mange elektroner som passerer gjennom ledningen per sekund. Svar: Den franske fysikeren og matematikkprofessoren André Marie Ampère ( ). Han oppdaget at elektriske strømmer virker på hverandre med gjensidige krefter. Internett-challenge! Hvor kommer ordet ampere fra?

22 Spenning – ordforklaringer Induksjons-komfyr/-topp
elektrisk motstand elektrisk spenning elektrisk effekt elektrisk induksjon komponent i en krets som regulerer strømmen og sørger for at kretsen ikke kortsluttes. Målenheten for motstand er ohm (Ω). Måles med et multimeter den kraften elektronene «dyttes» rundt med i den elektriske kretsen mål på hvor mye elektrisk energi som brukes eller lages per sekund. Elektrisk effekt måles i watt (W) å bruke en magnet til å lage strøm, eller strøm til å lage en magnet generator Induksjons-komfyr/-topp jording innretning som lager elektrisk strøm av roterende bevegelse, gjerne fra en turbin komfyr som varmer opp kjelen ved hjelp av en spole, som lager et magnetfelt, som får det til å gå strøm i bunnen på kjelen en elektrisk kopling mellom utsiden av en komponent eller apparat, til jord. Ved en feil på apparatet sørger jordingen for at strømmen alltid går ned i jord, istedenfor gjennom deg

23 kortslutning multimeter ohm parallellkopling seriekopling sikring
når det skapes kontakt som slutter en krets med så liten motstand at strømmen blir stor. Sikringer er lagd for å kople ut kretsen når det skjer en kortslutning måleinstrument som kan måle ulike verdier som motstand, spenning og strøm målenhet for elektrisk motstand. Skrives ofte som den greske bokstaven omega (Ω) parallellkopling seriekopling sikring når komponentene er koplet parallelt med hverandre («ved siden av hverandre») i en elektrisk krets når komponentene er koplet etter hverandre i en elektrisk krets elektrisk komponent som sørger for at det ikke går for høy strøm i en krets, og at kretsen brytes hvis den kortsluttes. På den måten hindrer sikringen at det blir varmt og begynner å brenne

24 spole turbin volt (V) voltmeter watt (W)
en elektrisk leder (ledning) viklet rundt en gjenstand flere ganger moderne vannhjul som drives rundt av vind eller vann. I energiverk er det turbinen som driver generatoren, som lager strøm målenhet for elektrisk spenning. Måles gjerne med et voltmeter måleapparat for å måle elektrisk spenning i en krets watt (W) målenhet for elektrisk effekt

25 Spenning måles i volt (V)
Vi måler spenning med et voltmeter. Hvis vi vil bruke bordtennisball-modellen igjen, kan vi si at spenningen forteller oss med hvilken kraft bordtennisballene i røret dytter på hverandre, og det kommer jo an på hvor stor kraft den første bordtennisballen dyttes med. Det er spenningen som dytter elektronene gjennom kretsen.

26 Vi måler spenning i volt (V)
Vi måler spenning i volt (V). Det gjør vi med et voltmeter over én eller flere komponenter i kretsen. Her måles spenningen over pæra. Her måles spenningen over batteriet.

27 Batteri I de fleste batterier skjer det kjemiske reaksjoner som skaper et overskudd av elektroner på minuspolen og et underskudd av elektroner på plusspolen. Derfor vandrer elektronene gjennom kretsen fra minus til pluss. Til slutt er det ikke flere ekstra elektroner igjen på minussiden av batteriet. Da er batteriet tomt og må lades. Batteriet har et underskudd av elektroner ved plusspolen. Batteriet har et overskudd av elektroner ved minuspolen. Elektronene strømmer derfor gjennom ledningen fra minuspolen til plusspolen.

28 Diskuter! Personen på bildet mottar én million volt «lyn» fra en Tesla Coil. Hvorfor overlever han?

29 Parallellkopling Batterier som koples i parallell, gir ikke høyere spenning enn hvert enkelt batteri, men varer til gjengjeld lenger fordi batteriene deler på å levere elektroner til kretsen. I en parallellkopling er alle lyspærene koplet «ved siden av hverandre» i hver sin grein, slik at kretsen ikke blir brutt dersom en av pærene skrus ut.

30 Seriekopling Når batteriene er koplet etter hverandre i serie, kan du summere spenningen over dem. I en seriekopling er alle pærene koplet inn etter hverandre i kretsen. Hvis vi skrur ut én av pærene, blir kretsen brutt, og strømmen stopper opp. Det er det som skjer på juletreet.

31 Motstand måles i ohm (Ω)
Hvis du kopler som vist på figurene, vil du se at de to seriekoplete pærene (kopling 2) lyser svakere enn pæra som er alene (kopling 1). Og på amperemeteret vil du se at strømmen er mindre i kretsen med to pærer enn i kretsen med én pære. Det er fordi det er større motstand i kretsen med to pærer. Diskuter! Se på bildene av strømkretsene. Tror du pærene lyser like sterkt i begge kretsene?

32 elektriske isolatorer
Multimeter Materialer med lav motstand leder strøm godt og kalles ledere. Materialer med høy motstand leder strøm dårlig og kalles isolatorer. elektriske ledere metaller batterisyre sjøvann f.eks. sølv og aluminium elektriske isolatorer plast gummi porselen glass papir «Multi» betyr mange, og «meter» betyr måling. Et multimeter kan vi bruke til å måle motstand. Vi kan også bruke det til å måle spenning og strøm.

33 Elektrisk effekt måles i watt (W)
50 X lyspærer En panelovn på 1000 W bruker like mye strøm hvert sekund som 50 lyspærer med 20 W. Elektrisk effekt måles i watt (W) Watt (W) er et mål på hvor mye elektrisk energi som blir produsert eller brukt per sekund. Måles gjerne i kilowattimer (kWh).

34 Kilowatt (kWh) 1000 watt = 1 kilowatt 1 million watt = 1 megawatt
1 milliard watt = 1 gigawatt Tusen milliarder watt = 1 terawatt En panelovn som bruker én kilowatt (1000 W), og står på et helt døgn, bruker 24 kWh.

35 Sikringer Sikringer koples ut hvis strømmen blir for stor i en krets i huset. Gamle sikringer har en tynn metalltråd som smelter når det går mye strøm. Da må man bytte den ut.

36 Svar: 40. Mer enn 450 ble skadet.
Årlig omkommer mellom 35 (beste år, 2015) og 91 (verste år, 1979) i branner. Internett-challenge Hvor mange mennesker omkom i brann i Norge i 2016? Kortslutning i elektriske anlegg er en av de vanligste brannårsakene i Norge.

37 Se filmen «Elektrisitet og brann»
Diskuter: Hvorfor begynner stålullen å brenne? Fra naturfag.no: Finfordelt stål (jern) kan brenne når det får nok oksygen. Strømmen fra batteriet varmer opp de tynne trådene i stålulla til glødning, men så fortsetter den å brenne av seg selv hvis trådene er tynne nok, og den får tilstrekkelig oksygen.

38 Jording Skjøteledning med støpsel og stikkontakt som er jordet.
Symbolet for jording i et koplingsskjema. Jording er en ekstra leder som går fra apparatets deksel eller ytterside og til bakken. Den hindrer at strømmen går gjennom oss når vi tar på apparatet og yttersiden er strømførende.

39 Elektrisk induksjon Du kan lage strøm ved hjelp av en spole og en magnet. Hans Christian Ørsted (1777—1851) fant ut at elektrisitet og magnetisme henger sammen.

40 I vannkraftverk og i vindmøller er det generatorer
I vannkraftverk og i vindmøller er det generatorer. En generator består av spoler og magneter. Det er bare når magneten er i bevegelse i forhold til spolen at det går strøm.

41 Under toppen i en induksjonskomfyr sitter det en kraftig spole som fungerer som en elektromagnet.
Hvis vi beveger en magnet fram og tilbake i nærheten av en spole, lages det vekselstrøm i spolen. Vi kaller det induksjon.

42 Illustrasjonsliste Lysbilde 1 NTB scanpix/AFP Photo/Peter Parks
Lysbilde 3 NTB scanpix/AFP Photo DDP/Jens Schlueter Lysbilde 4 Sundby, Terje Lysbilde 5—9 Cappelen Damm Lysbilde 10 NTB scanpix/Asgeir Brynjulfsson Lysbilde 11 NTB scanpix/SPL Lysbilde 14 NTB scanpix/Espen Bratlie/Samfoto Lysbilde 15 og 16 Norheim, Bjørn Lysbilde 17 Norheim, Bjørn (bordtennis) Getty Images/iStock: Edi_Eco (bryter), choness (pære) Lysbilde 19 Sundby, Terje Lysbilde 20 Getty Images/iStock/Zhenikeyev (kontakt) Lysbilde 21 NTB scanpix/Rune Lislerud Lysbilde 25 Sundby, Terje; Norheim, Bjørn (bordtennis) Lysbilde 26 NTB scanpix/Rune Lislerud; Sundby, Terje (koplingsskjema) Lysbilde 27 Norheim, Bjørn Lysbilde 28 Berentsen, Morten Lysbilde 29—31 Sundby, Terje Lysbilde 32 NTB scanpix/John Petter Reinertsen/Samfoto Lysbilde 33 og 34 Getty Images/iStock: shishic (ovn), choness (pære) Lysbilde 35 Getty Images/iStock: sb-borg (sikringsskap, nytt), GregorBister (sikringsskap, gammelt) Lysbilde 36 NTB scanpix/Jon Hauge Lysbilde 37 Cappelen Damm Lysbilde 38 Norheim, Bjørn (tegninger); All Over Press/BSH_Stock (kontakt) Lysbilde 39 Holm, Geir (spole); All Over Press/BSH_Stock Lysbilde 40 Wikimedia Commons (generator); Getty Images/iStock: uniseller (demning), CHIARI_VFX (vindmølle) Lysbilde 41 NTB scanpix/Lucky Dragon