Kurs elektricitet

ENERGI

Energi finns omkring oss i allt som rör sig, lever, som lyser och är varmt samt mycket annat. Energi är något som får saker att hända. Energi är ett viktigt begrepp inom fysiken, kanske det viktigaste.

All energi på jorden kommer från solsystemets skapelse (ursprungligen Big Bang). Energin är inte bara ljus från solen utan även från jordens varma inre och radioaktiva grundämnen som man använder i kärnkraftverk.

En viktig regel (princip) kring energi är: ”Energi kan inte förstöras eller skapas utan bara omvandlas”. Denna mening kallas energiprincipen. På grund av denna princip kommer du aldrig att kunna bygga en evighetsmaskin.

Foto: erik_stein / Pixabay License

Prylen på bilden kallas Newtons vagga. När kulorna krockar kommer lite av rörelseenergin att omvandlas till värmeenergi. Därför stannar kulorna efter ett tag.

Vetenskapen har delat in energi i olika energityper beroende på hur den visar sig. Dessa kallas för energiformer. Det finns olika varianter och namn på denna indelning, men här är en av de vanligaste:

Strålningsenergi. Den kallas även ljusenergi. Energi som strålar till exempel solen och lampor.

Ljudenergi. Det som låter innehåller energi.

Elektrisk energi. Elektricitet är energi som enkelt kan omvandlas till andra energiformer.

Värmeenergi. Allt som är varmare än den absoluta nollpunkten (-273 grader Celsius) innehåller värmeenergi.

Kemisk energi. I kemiska ämnen finns det lagrad energi. Till exempel mat, bensin och batterier.

Kärnenergi. Kallas ibland atomenergi. Det är energi som kan fås från radioaktiva ämnen.

Rörelseenergi. Allt som rör sig har denna energi. Rörelse (på jorden) kräver energi, helt enkelt.

Lägesenergi. Ett föremål som har möjligheten att falla neråt har en form av lagrad energi som kallas lägesenergi. Denna energityp hänger väldigt mycket ihop med rörelseenergi, eftersom lägesenergi alltid omvandlas till rörelseenergi. Ett föremål som rör sig uppåt har alltid lägesenergi.

Mekanisk energi. Det är ett gemensamt namn för rörelseenergi och lägesenergi. Här hittas också elastisk energi som är en form av lagrad energi i utdragna gummisnoddar och liknande.

Fördjupning:

Uppgifter:

ENERGIÖVERGÅNGAR

Skriv ut & Info om sidan

Energiprincipen säger att energi kan inte skapas eller förstöras utan bara omvandlas. Det innebär att om någon form av energi används försvinner den inte utan omvandlas bara till något annat.

Exempel 1. Du gnuggar dina händer så det blir varmt.

Exempel 2. En lampa tänds.

Ljuset studsar runt och omvandlas slutligen till värmeenergi.

Exempel 3. Du använder din mobil.

Batteriet innehåller kemisk energi som omvandlas till elektricitet. Elektriciteten omvandlas sedan till flera andra energier.

Exempel 4. Du tappar din mobil i golvet.


Alla föremål som har möjlighet att falla har lägesenergi. Lägesenergin omvandlas alltid först till rörelseenergi. När mobilen landar så låter det. Rörelseenergin omvandlas till ljudenergi. Ljudenergin omvandlas i sin tur till värmeenergi. Rörelseenergin omvandlas också till värmeenergi vid landningen.

Bilens bensin är den kemiska energin. Bilen rör sig (rörelseenergi). Bilens generator ger elektricitet som sedan leder till flera andra energier. Om bilen åker upp för en backe ökar den sin lägesenergi.

Energi har olika kvalité. Kvalitén beror på hur användbar energiformen är för människan. Eller mer korrekt: hur lätt man kan omvandla energin till önskade energiformer. Elektrisk energi har hög kvalité eftersom den lätt kan omvandlas till andra energiformer. Värmeenergi har lägst kvalité eftersom den är svår att omvandla till något annat än just värme. Som du ser i alla exempel så slutar det alltid med värmeenergi.

Bild: Pontus Wallstedt / UgglansNO

Fördjupning:

Uppgifter:

STATISK ELEKTRICITET

Statisk elektricitet är en naturlig form av elektricitet. För att förstå den måste man först titta på atomen och dess delar.

Bild: Pontus Wallstedt / UgglansNO

I atomen finns negativt laddade partiklar (elektroner) och positivt laddade partiklar (protoner) I atomkärnan finns också neutroner men dessa är oladdade och saknar betydelse i detta fall. Partiklar som finns i atomkärnan (neutroner och protoner) kallas också nukleoner.

Normalt är atomen oladdad men ibland gnider/gnuggar man bort de negativa laddningarna och då blir atomen positivt laddad eftersom de negativa elektronerna försvinner. Då naturen alltid har en drivkraft att jämna ut skillnader, vad det än må vara, kommer förr eller senare atomen att fånga upp en negativ laddning och bli oladdad. Den elektriska skillnad kan jämnas ut snabbt eller långsamt.

Alla människor har någon gång drabbats av statisk elektricitet. Om du går runt på en heltäckningsmatta kommer du att gnida bort en massa negativa laddningar. Du blir då positivt laddad. Den ”elektriska stöten” som du förr eller senare får är ett snabbt sätt att få tillbaka de förlorade negativa laddningarna.

En ballong kan bli elektriskt laddad av statisk elektricitet. Det är bara att gnugga den mot håret. Du gnuggar då av elektroner från håret till ballongen som blir negativt laddad. Ballongen blir så laddad att den kan sättas fast i taket.  Där kan den sitta ganska länge.  Skillnaden i laddning jämnas ut långsamt.

Bild: Istock

En laddad ballong kan också böja av en vattenstråle eftersom vattenmolekylen har en negativ och en positiv sida.

Bild: OskarUggla / UgglansNO

Åska är ett exempel på statisk elektricitet. Åskmolnen är positivt laddade upptill och negativt laddade nertill, närmast jorden. Eftersom naturen vill utjämna skillnader blir det en urladdning. Vi ser det som en blixt.

Fördjupning:

Uppgifter:

SPÄNNING OCH STRÖM

Elektricitet är en ström eller ett flöde av elektroner. Elektroner är de negativt laddade partiklarna i en atom. En atom innehåller dessutom protoner (positiva) och neutroner (neutrala).

Spänning

Bild: Pontus Wallstedt / UgglansNO

Bilden är en extrem förenkling av ett batteri men den underlättar förklaringen av ström och spänning. I botten finns ett minustecken som kallas minuspol och på toppen finns ett plustecken som kallas pluspol. Vid minuspolen finns det väldigt många elektroner (ett överskott) och vid pluspolen finns det inga. I batteriet har plus och minuspol ingen kontakt med varandra och därför kan elektronerna vid minuspolen inte åka över till pluspolen genom batteriet.

Spänningen är skillnaden i laddning mellan pluspol och minuspol. Det kan också kallas elektrisk potential. Det är ett mått på hur mycket elektrisk kraft som är möjlig att använda.

Spänning mäts i volt (V). Det är spänningen som får elektronerna att röra sig. Ju högre spänning desto mer vill elektroner röra sig.

Vanliga batterier (AA och AAA) brukar ha spänningen 1,5 V. I vägguttagen är det, i Europa, 230 Volt och i USA 110 Volt.

Ström

Strömmen är just en ström med elektroner, som rör sig i en ledning. Tänk att du gör dig pytteliten och trollar in dig inuti elledningen. Då kan du räkna hur många elektroner som åker förbi dig. Ju fler elektroner som passerar desto högre ström. Jämför det med att stå vid en väg och räkna bilar.

Foto: al-grishin / Pixabay License

Åter till bilden med batteriet. Naturen vill utjämna skillnaden mellan polerna så om jag sätter en ståltråd mellan polerna kommer elektronerna att rusa från minuspol till pluspol. Om en elektrisk apparat placeras i trådens väg kommer den kunna drivas av strömmen. När det finns lika mycket elektroner vid plus- och minuspol kommer strömmen att sluta. Batteriet är slut (eller urladdat).

Det är ström som driver elektriska produkter. Spänningen (skillnaden mellan polerna) gör det möjligt för strömmen att existera.

Det finns två typer av ström. Likström åker alltid i samma riktning. Likström finns bland annat i batterier. I vägguttagen finns växelström. Då byter strömmen riktning 100 gånger per sekund.

Ström mäts i Ampere (A).

Fördjupning: 

Uppgifter:

LEDARE OCH RESISTANS

Ledare/isolatorer

En elektrisk ledare är något som gör det möjligt för strömmen att röra sig från minuspol till pluspol. Vanligtvis är det en metalltråd inuti ett plastskal.

Foto: magnola / Shutterstock

En elektrisk ledare måste vara bra på att leda elektricitet och därför är metaller bäst. De metaller som leder elektricitet bäst är silver, koppar och guld. I vanliga elledningar används koppar.

När en ledare används är det viktigt att det inte blir stora förluster av ström. Med förluster menas att den elektriska energin omvandlas till värmeenergi. Det sker alltid en omvandling men den bör vara så liten som möjligt.

Följande saker avgör hur bra en ledare är:

  • Materialet. Ledaren ska helst vara av metallerna silver, koppar eller guld.
  • Tjockleken. Stor diameter på ledaren är bättre än en liten diameter.
  • Längden. En kort ledare ger lägre förluster.
  • Temperaturen. Lägre temperatur ger bättre ledningsförmåga.

Ett ämne som inte leder ström kallas för en isolator. Exempel på isolatorer är plast, glas, gummi och porslin. De finns runt ledningar för att skydda dig från elektriciteten.

Bild: PublicDomainPictures/Pixabay License

En halvledare är ett ämne som leder ström lite grann. De är viktiga delar i elektronik till exempel mobiler, datorer och mycket annat.

Resistans

Ett annat ord för resistans är motstånd. Ström som rör sig i en ledare stöter på motstånd. Sakerna i punktlistan till vänster påverkar motståndet.

I en ledare med stort motstånd har elektronerna svårt att ta sig fram. Elektronernas rörelse omvandlas till värmeenergi istället. En bra ledare har lågt motstånd. Då kommer fler elektroner fram. En dålig ledare har högt motstånd, då kommer färre elektroner fram och detta ger en lägre ström.

En liknelse: Tänk dig att din klass ska gå igenom en korridor (ni är elektroner). Är korridoren tom kommer alla fram till klassrummet på andra sidan. Är korridoren full med annat folk (högt motstånd) kommer inte alla komma fram till klassrummet (några stannar och pratar osv.).

En av vetenskapens önskedrömmar är att kunna göra ledare som inte ger några förluster när det transporteras ström i dem. Denna typ av ledare kallas supraledare. Detta forskningsområde är aktuellt idag och det läggs stora resurser för att förbättra resultaten.

Resistans mäts med Ohm (Ω).

Bild: OskarUggla / UgglansNO

Fördjupning:

Uppgifter:

OHMS LAG

År 1827 upptäckte den tyske fysikern Georg Simon Ohm det viktiga sambandet mellan spänning, ström och resistans. Detta samband fick namnet ”Ohms lag”. Lagen säger att spänningen är lika med strömstyrkan i en ledare, multiplicerat med resistansen.

Bild: build-electronic-circuits.com

Bilden ovan visar att spänningen (Volt) är den elektriska kraften som gör att strömmen vill åka i en ledare. Strömmen (Amp = Ampere) är elektronerna som åker från minuspol till pluspol. Motståndet är det som gör det svårare för strömmen att ta sig fram. Det finns alltid ett motstånd i en ledare. Motståndet gör att strömmen omvandlas till värme eller mer korrekt beskrivet elektrisk energi omvandlas till värmeenergi. Oftast är det något dåligt, eftersom det är svårt att ta vara på värmeenergin. Men ibland vill man ju få värme till exempel i elelement.

Att räkna med Ohms lag

Ohms lag är en viktig formel när det gäller att kunna räkna ut ström och spänning.

Ohms lag skrivs på följande sätt:

U = R * I

De olika bokstäverna betyder:

  • U = spänningen i Volt (V)
  • R = motstånd (resistans) i Ohm (Ω)
  • I = ström i Ampere (A)

Håll tummen över det som du vill räkna ut.

Om du ska räkna ut spänning, håll tummen över U, som på bilden till vänster. Kvar blir: I * R:

Spänning = Ström * Motstånd

Om du ska räkna ut ström, håll tummen över I, som på bilden i mitten. Kvar blir: U/R:

Ström = Spänning delat på Motstånd.

Om du ska räkna ut motstånd, håll tummen över R, som på bilden till höger. Kvar blir U/I:

Motstånd = Spänning delat på Ström.

Fördjupning:

Uppgifter:

ELEKTRISKT EFFEKT

Elektrisk effekt (P) används för att mäta hur snabbt en apparat omvandlar elektrisk energi till en annan energiform.

Enheten för effekt är watt (W). Varje elektrisk apparat har olika effekt. Ju mer elektricitet apparaten behöver för att fungera desto högre effekt. En hårtork har till exempel hög effekt.

Pxhere/cc0-icon CC0 Public Domain

För att ta reda på hur mycket elektrisk energi som en apparat totalt använder, multiplicerar man effekten med tiden den används. Den totala energiförbrukningen mäts i watt-timmar, Wh.

Effekt (W) * tid (h) =  Watt-timmar (Wh)

Detta går att jämföra med en bils bensinförbrukning. Hur mycket energi (bensin) bilen behöver beror på två saker. Hur mycket bensin den drar per mil samt hur länge man kör med den. Har man en liten bil (låg effekt) och kör väldigt länge (mycket tid) kan den totala bensinförbrukningen ändå bli hög

När det gäller elektriska apparater används vanligtvis så mycket energi att man använder prefixet kilo framför enheten. (Jämför meter med kilometer och gram med kilogram).

  • 1000 Wh = 1 kWh
  • 1 Wh = 0,001 kWh

En kilowattimme kostar ungefär 2,5 kronor (Stockholm 2023).

Bild: ADMC / Pixabay License

En dammsugare har effekten 1000 W = 1 kW

Om jag använder den 1 timme är energiförbrukningen:

1 kW * 1 h =  1 kWh

Det kostar alltså 2,50 kr att köra dammsugaren 1 timme. Kör jag den 2 timmar  kostar det:

1 kW * 2h = 2 kWh

2,50 kr * 2 kWh = 5 kronor

En TV har ungefär effekten 100 W.

Tittar du en timme så förbrukar den 100 Wh eller 0,1 KWh. En kilowattimme kostar 2,50 kr

1 timme:    0,1 KWh * 2,5 kr = 0,25 kr

5 timmar:   0,5 KWh * 2,5 kr =  1,25 kr

10 timmar:   1 KWh * 2,5 kr = 2,50 kr

Effekt hos några vanliga apparater:

Om effekten mäts i Watt och tiden i sekunder blir enheten wattsekunder (Ws). Denna enhet kallas även för Joule (J).

För att räkna ut effekt används detta samband:

Fördjupning:

Uppgifter:

KOPPLINGSSCHEMA

För att elektriska apparater ska fungera måste strömmen (elektronerna) ha möjlighet att åka från minuspol till pluspol. Det får inte vara trasigt eller glapp någonstans längs vägen eftersom då fungerar det inte. När det fungerar kallas det för ”sluten krets” och då kan elektroner ta sig runt.

Bild: Pontus Wallstedt / UgglansNO

De som arbetar med elektricitet, oavsett om det är på NO-labb eller som elektriker, måste på ett tydligt sätt visa vad de gör. En skiss eller teckning ritat på ett speciellt sätt visar detta. Denna elektriska beskrivning kallas kopplingsschema.

Elektriska prylar eller delar kallas komponenter. Dessa är vanliga och viktiga symboler:

Bild: Pontus Wallstedt / UgglansNO

Här är ett exempel på en lampa som är inkopplad till ett batteri. Nedan till vänster en teckning och till höger ett kopplingsschema.

Bild: Pontus Wallstedt / UgglansNO

För att kunna dra slutsatser kring kopplingar så behöver det mätas. För att mäta volt (spänning) används en voltmeter. För att mäta ampere (ström) används en amperemeter.

Vanligtvis används en multimeter (bilden nedan) som kan mäta både ampere, ström och flera andra saker.

Bild: Oskar Uggla / UgglansNO

I en sluten krets går strömmen från minuspol till pluspol. Tyvärr visste ingen det när elektriciteten upptäcktes utan vetenskapsmännen trodde att den gick från plus till minus. Ännu mer tyvärr är att ingen rättat till detta misstag utan man ritar fortfarande strömmen från plus till minus i kopplingsscheman. Alltså felaktigt, men enligt konstens regler ska man ändå göra så.

Bild: Oskar Uggla / UgglansNO

Fördjupning: 

Uppgifter:

SERIE OCH PARALLELLKOPPLING

Seriekoppling

Seriekoppling innebär att komponenterna är kopplade i serie eller på en rad. Det är vanligt att batterier eller lampor är seriekopplade. Bilden nedan visar exempel på seriekoppling med tillhörande kopplingsschema.

Bild: Pontus Wallstedt / UgglansNO

I det högra exemplet med två seriekopplade batterier kommer lampan att lysa dubbelt så starkt som den vänstra.

Om man seriekopplar batterier adderas batteriernas spänning. Till exempel två batterier med 1,5 V ger totalt en spänning på 1,5+1,5 = 3 V. Teoretiskt sett kommer även strömmen i kretsen att dubbleras.

På bilden nedan har man seriekopplat två lampor istället. Om den ena lampan går sönder blir det inte en sluten krets, strömmen kan då inte gå mellan minus– och pluspol. Därför slocknar den andra lampan också.

Bild: Pontus Wallstedt / UgglansNO

De två seriekopplade lamporna kommer att dela upp spänningen mellan sig. Mäts spänningen på en lampa blir den hälften så stor jämfört med den ensamma lampan i kretsen till vänster. Även strömmen halveras. Därför lyser de seriekopplade lamporna svagare än den ensamma lampan till vänster.

Seriekopplade batterier används i ficklampor för att de ska ge starkare ljus. Seriekopplade lampor används  i adventsljusstakar eller ljusslingor. Då upptäcker man snabbt om någon lampa är trasig.

Parallellkoppling

Kopplingen nedan kallas parallellkoppling eftersom lamporna sitter parallellt med varandra. Här kommer alla tre lamporna, i de två exemplen, att lysa lika starkt. Spänningen över lamporna kommer vara lika stor som batteriets. Strömmen som går igenom lamporna kommer också vara lika stor.

Man kan tänka att parallellkopplingen är två kretsar som batteriet ger ström till samtidigt. Mäter man strömmen precis vid batteriet kommer den vara dubbelt så hög som om man mäter den precis bredvid någon av lamporna.  Det gör att batteriet i det högra kretsen tar slut dubbelt så snabbt jämfört med den vänstra.

 

Bild: Pontus Wallstedt / UgglansNO

Om en lampa i en parallellkoppling går sönder kommer den andra att fortsätta lysa. Strömmen har möjlighet att gå mellan minus och pluspol igenom den lampan som är hel.

Precis som med seriekopplingar kan man parallellkoppla både batterier, lampor och strömbrytare.

Om man parallellkopplar två batterier ökar inte spänningen (eller strömmen). Den totala spänningen är fortfarande 1,5 V. Däremot räcker batterierna dubbelt så länge.

Bild: Pontus Wallstedt / UgglansNO

Fördjupning:

Uppgifter:

SÄKERHET ELEKTRICITET

Elektricitet i form av stark ström eller spänning är farligt. Det kan ge stötar och brännskador. Du kan till och med dö om du har riktig otur. Ditt nervsystem inklusive hjärnan sänder sina signaler med hjälp av elektricitet så du blir helt enkelt kortsluten. Elektricitet i hemmen kan orsaka brand om man inte är försiktig och skyddar sig. Vanliga faror:

Kortslutning. Elektricitet tar vägen med minst motstånd mellan minuspol och pluspol. Om en elektrisk apparat eller en sladd har blivit skadad, är det en stor risk för att det blir kortslutning (elektriciteten tar en genväg) och apparaten eller sladden börjar då brinna.

Bild: Istock

Överbelastning. Om väldigt många elektriska apparater kopplas in i samma vägguttag, kanske med hjälp av ett grenuttag, kommer det att passera hög ström i ledningen till vägguttaget. Då finns det en risk att det blir så varmt att det börjar brinna på grund av motståndet i ledningen.

Bild: Oskar Uggla / UgglansNO

För att förhindra detta använd:

Proppar/säkringar. I gamla fastigheter (eller där man inte gjort om elen på länge) har man vita porslinsproppar. Proppen klarar en viss strömstyrka, en viss ampere. En modernare variant är automatsäkringar. Dessa fungerar på liknande sätt. Elen i huset är kopplad så att den alltid passerar genom proppskåpet där automatsäkringar finns. Olika proppar/säkringar går till olika delar i huset. Om strömmen blir för hög brinner en tråd i proppen upp, alternativt slår en brytare ifrån i automatsäkringen. Resultatet blir detsamma. Strömmen slutar fungera och man riskerar inte att det börjar brinna. Bilden nedan visar gammaldags proppar.

Bild: Oskar Uggla / UgglansNO

Jordade sladdar. I vanliga kablar finns det två sladdar, eftersom det måste vara en sluten krets och strömmen behöver gå från minuspol till pluspol. I jordade kablar finns det ytterligare en sladd. Den är alltid gul/grön-randig. Om din elektriska apparat går sönder och blir strömförande försvinner strömmen i denna jordade sladd istället för att du får en stöt. För att det ska fungera måste både kontakten och uttaget vara jordat.

Bild: Oskar Uggla / UgglansNO

Jordfelsbrytare. Fungerar som en automatsäkring men är mycket snabbare.

De elektriska apparaterna ska också ha rätt säkerhetssymboler. Det betyder att de är kontrollerade. Exempel på säkerhetssymboler är t.ex. CE-märket (EU:s säkerhetsmärke).

Fördjupning: 

Uppgifter:

MAGNETISM

Människan har känt till magnetismen mycket länge. Det är möjligt att hitta magnetiska stenar i naturen. Magneter har en förmåga att dra till sig vissa metallföremål. De metaller som är magnetiska är järn (Fe), nickel (Ni) och kobolt (Co). Magneterna som är vanliga i skolan kallas stavmagneter. De är målade i rött och vitt. Den röda änden kallas nordpol och den vita kallas sydpol.

Bild: Pontus Wallstedt / UgglansNO

Har du två magneter och experimenterar lite så märker du att två nordpoler eller två sydpoler vill stöta bort varandra (repellera) medan en sydpol och nordpol dras mot varandra (attrahera).

Bild: Pontus Wallstedt / UgglansNO

Om du delar en magnet på mitten får du två nya magneter med både nordpol och sydpol.

Kring magneter finns alltid ett magnetfält. Det är osynligt men påverkar tydligt kompasser om en sådan förs mot magneten. Rör du kompassen i närheten av magnetfältet börjar kompassnålen att snurra. På bilden används järnfilsspån för att se magnetfältets fältlinjer.

Bild: Oskar Uggla / UgglansNO

I planeten jordens inre finns stora mängder järn och nickel vilket gör hela vår planet till en gigantisk magnet. Därför har även jorden ett magnetfält som gör att du kan använda en kompass. Den ställer alltid in sig efter jordens magnetfält. Dock kan kompassen bli påverkad, och visa fel, av förekomsten av järn samt elledningar i närheten.

Jorden har en geografisk nordpol och sydpol som är en bestämd plats. Den har också en magnetisk nordpol och sydpol som flyttar runt lite. Därför ligger de geografiska och magnetiska polerna inte på samma ställe. Jordens magnetfält skyddar oss mot strålning och partiklar från rymden och solvindar.

Bilden nedan visar hur laddade partiklarna från solens yta förs till jorden med en solstorm. Jordens magnetfält skyddar oss och det uppstår ett norrsken. Utan detta skydd skulle till exempel elektronisk utrustning påverkas eller förstöras.

Bild: Steele Hill /NASA

Fördjupning:

Uppgifter:

ELEKTROMAGNETER

I början av 1800-talet upptäckte den danske fysikern Hans Christian Ørstedt att en kompassnål påverkades av en strömledning i närheten. Han såg då att elektricitet och magnetism hänger ihop på något sätt. Detta var en stor och viktig upptäckt som har lett till uppfinningar som är mycket användbara för mänskligheten till exempel elektromagneten, elmotorn och generatorn.

Ørstedt upptäckte att runt en sladd där det går ström (ledare) uppstår det alltid ett magnetfält. Magnetfältet rör sig i en cirkel runt ledaren. Om du håller högra handens tumme i strömmens riktning visar fingrarna magnetfältets riktning. Sambandet fungerar också åt andra hållet. Om du rör en elektrisk sladd i ett magnetfält uppstår en liten ström i den.

Bild: OskarUggla / UgglansNO

En av uppfinningarna som upptäckten ledde till var elektromagneter. Det är magneter som kan styras med elektricitet.

Man behöver ett batteri, en ledare (metalltråd) och en järnspik.

  1. Snurra metalltråden många varv runt spiken. Snurrad tråd kallas för spole och ju fler varv desto starkare blir elektromagneten. Ledaren måste vara isolerad annars fungerar det inte. Isolerad innebär att det sitter ett isolerande material på metalltråden, vanligtvis plast, så strömmen inte kan ta genvägar utan tvingas att åka genom hela metalltråden.
  2. Anslut metalltrådens ändar till ett batteri så du får en sluten krets. Det magnetfält som uppstår runt ledaren blir starkare på grund av att tråden är snurrad som en spole. Magnetismen kommer att smitta av sig på spiken som också blir magnetisk.
  3. När batteriet kopplas ur så försvinner strömmen och då även magnetismen.

Det som påverkar elektromagnetens styrka är strömmens styrka, antal varv på spolen och spolens form (lång spole ger bättre resultat). Järn i mitten av spolen förstärker magnetfältet.

Elektromagneter har så många funktioner idag att det skulle knappt gå att klara sig utan dem. Några av användningsområdena är: högtalare, lyftkranar på skroten, MRT-undersökning på sjukhuset, Maglevtåg, elmotorer, bildskärmar och tv-apparater.

Bild: Life-Of-Pix / Pixabay License

Fördjupning:

Uppgifter:

ELMOTORN OCH GENERATORN

Elmotorer omvandlar elektrisk energi till rörelseenergi. De kan vara så små att de finns i armbandsur till så stora att de kan driva tåg och ubåtar. Många verktyg och köksredskap drivs av elmotorer. De finns överallt i vår vardag.

Hur fungerar en elmotor?

1) Tänk att du har två magneter som skapar ett magnetfält. I glappet placerar du en elektromagnet d.v.s. en spole som det går ström i.

Bild: Istock

2) Elektromagneten kommer ställa in sig så att dess nordände riktar in sig mot magnetfältets sydände.

3) När strömmens riktning i spolen/elektromagneten ändras kommer också elektromagnetens magnetfält byta riktning. Elektromagnetens nordände blir sydände.

4) Nu kommer magnetfältets nordände vara mot elektromagnetens nordände och därför vrider den sig eftersom två lika magnetpoler repellerar varandra. Elektromagneten ställer återigen in sig så att elektromagnetens nordände står mot magnetfältets sydände.

5) Så fort strömmens riktning ändras kommer spolen att röra sig. Byts det riktning väldigt snabbt kommer elektromagneten/spolen att snurra snabbt. I riktiga elmotorer sker detta automatiskt. När spolen snurrat ett halvt varv byts strömriktningen. Ju snabbare spolen snurrar, desto snabbare växlar strömriktningen.

En generator är elmotorns motsats. Den omvandlar rörelseenergi till elektrisk energi. Nästan all elektricitet som produceras i Sverige tar hjälp av generatorer. Det finns generatorer i vattenkraftverk, vindkraftverk och kärnkraftverk. Elektriciteten i bilen alstras av bilens generator.

Bild: Pontus Wallstedt / UgglansNO

Elektriciteten uppkommer genom att en magnet snurrar snabbt inuti en spole. Då uppstår en ström i spolen. Fenomenet kallas induktion. Ju fler varv på spolen desto starkare ström. Ju snabbare magneten snurrar desto starkare ström.

På en del gamla cyklar sitter ibland en generator som ger ström åt cykelbelysningen.

Bild: Pontus Wallstedt / UgglansNO

Fördjupning:

Uppgifter: