«Hvorfor går strømmen motsatt vei av elektronene?» Om sammenhengen mellom ladning, strøm og spenning av Nils Kristian Rossing Skolelaboratoriet ved NTNU
Innhold Elektrisk ladning Hvor kommer energien fra? Elektrisk leder og elektrisk isolator Hva skjer når ladning beveger seg? Mekanisk og elektrisk energikjede Elektrisk energiomvandling
Elektrisk ladning og strøm
En modell av atomet Som vi ser så har vår forståelse av atomet endret seg opp gjennom årene.
Atommodell med orbitaler
Energinivåer
En analogi Rom med og uten gravitasjonsfelt Skal massene falle trenger vi: Ett tyngdefelt Frie masser
La oss så bytte ut massen med ladning og tyngdefeltet med et elektrisk felt Skal ladningene ”falle” gjennom ledningen trenger vi: Frie ladninger Ett elektrisk felt
Det elektriske feltet beveger seg fort Ladningene beveger seg langsomt La oss definere elektrisk strøm Strom = Ladning Tidsenhet 1 Ampere = 6 241 000 000 000 000 000 elektroner/sek 1 Ampere = 1 Coulomb 1 Sekund
Hva skjer når ladningene beveger seg? Strøm av negative ladninger + – Strøm av positiv ladning + + + + + Strømretningen
Elektrisk energioverføring
Hvor kommer energien fra som stråler ut av lyspæra? Antall ladning pr. sek = I Ladningenes midlere fart Varme Strømretning Lys Ladningenes midlere fart Antall ladning pr. sek = I
fra kjemisk energi via elektrisk energi til lysenergi Elektrisk energiomvandling fra kjemisk energi via elektrisk energi til lysenergi - - tid energi Batteri Lysdiode Batteri
Energirike og -fattige ladninger ”Energifattige”
ENERGI og EFFEKT Hva er forskjellen? EFFEKT: 1000 Watt Angir hvor mye varmeenergi ovnen kan avgi pr. sekund ENERGI: 1000 Watt x 1 time =1 kWh Angir hvor mye varmeenergi ovnen kan avgi i løpet av en time
Ladning, spenning og strøm Hva kommer først?
Hva kommer først? Spenning Strøm Ladning
Tiltrekning og frastøtning av ladninger og masser Når Q1 og Q2 har samme polaritet frastøter de hverandre Når Q1 og Q2 har ulik polaritet tiltrekker de hverandre Når m1 og m2 har samme polaritet tiltrekker de hverandre Når m1 og m2 har ulik polaritet frastøter de hverandre
Tyngdefelt og Elektrisk felt - en sammenligning + Q g E + m Q Jorda
Spenningen U = Feltstyrken E x Strekningen s Elektrisk spenning s E + Q Spenningen U = Feltstyrken E x Strekningen s Spenningen er derfor et uttrykk for den stillingsenergien en enhetsladningene har når de forlater batteriet
Elektrisk felt i luft og i ledning + Q E Høy stillingsenergi Lav stillingsenergi - E Høy stillings- energi Lav
Den elektriske feltstyrken kan økes ved å seriekoble batterier - E Høy stillings- energi Lav - E Høy stillings- energi Lav
Hvordan øke den tilførte stillingsenergien? - E Høy stillings- energi Lav - E Høy stillings- energi Lav