Sluten krets och ledningsförmåga

IMG_1721

När jag gick en kurs på universitetet byggde vi små djur vars syfte är att testa ledningsförmåga. Här ovan är min lilla insekt med en lampa till nos. Med hjälp av antennerna kan man testa ledningsförmågan hos olika föremål. Placera antennerna på saken, leder den ström blir det en sluten krets som gör att lampan lyser. Vi har också en magisk boll, även kallad kretsbollen, finns att köpa på exempelvis ww.alega.se. Den lyser och låter när kretsen är sluten. Det går att stå många i en ring och hålla i händerna till exempel. Samma princip är det för kycklingen som piper när det blir en sluten krets.

IMG_1719

Här kommer en enkel instruktion till denna typ av egenbyggda djur, det som behövs är ett batteri och en lampa, två sladdar, tejp, kartongbit, sax, lim samt lite ”pynt”. Klipp två bitar sladd till önskad längd och skala dess ändar. Surra den ena änden runt lampan. Klipp ut en liten rektangel av en bit kartong, gör ett hål i mitten där lampan kan fästas. Tejpa kartongbiten runt batteriet så lampan sitter fast mot batteriets ände. Tejpa den andra sladden mot batteriets andra ände. Fäst de lösa sladdändarna så de bildar antenner, fäst gärna folie runt ändarna. Dekorera sedan djuret på valfritt sätt och använd antennerna för att testa ledningsförmågan på olika föremål.

Annonser

Batterier, lampor och sladdar – enkla kopplingar

Sladdar, lampor och batterier är spännande att få jobba med. Hemma har vi sladdar med magnetkontakter som fastnar direkt på batterier och på skruvarna på lamphållare. De är lite lättare att handskas med. Här är vår lilla el-låda, samt några kopplingar gjorda min åtta-åring.
IMG_1718

Utmana med frågor:
* Hur många olika kretsar går det att koppla med ett batteri, en lampa och en sladd?
* Går det att få lampan att lysa utan någon sladd?

Använd två lampor, ett batteri och sladdar för att introducera begreppen serie- och parallellkoppling.
* Hur kopplar man en krets där båda lamporna slocknar när en av lamporna skruvas ur? – Seriekoppling.
* Hur kopplar man en krets där kvarvarande lampa lyser när en av lamporna skruvas ur? – Paralellkoppling.

I vår ”el-låda” finns bland annat lysdioder, en summer som låter när kretsen är sluten, strömbrytare och en motor som snurrar som bara den, här nedanför med ett snurrande ”L” påkopplat. Se till att lamporna inte får för mycket ström och att det alltid finns något motstånd i kretsen; lampa, summer eller motor, så inte batteriet kortsluts.

IMG_1717

Fakta om elektricitet

-Statisk elektricitet

En atom består av en positiv kärna som är omgiven av negativt laddade elektroner. Det är jämvikt i atomen då den som helhet är elektriskt neutral. När saker gnids mot varandra kan statisk elektricitet bildas. Om en ballong gnuggas mot håret slits elektroner loss från håret och fäster på ballongen. Ballongen som då får ett överskott av elektroner blir negativt laddad och håret som har ett underskott av elektroner blir positivt laddat, jämvikten har rubbats. Elektronerna vill tillbaka och minusladdningarna dras till plusladdningarna ungefär som magneternas poler. När atomerna strömmar tillbaka sker en urladdning. Med den negativt laddade ballongen kan även andra föremål med annan laddning påverkas. Gnidningselektricitet uppstår också i molnen, åska är statisk elektricitet där urladdningen sker i form av en blixt.

-Elektrisk ström och sluten krets

Ström är en ström av elektroner som rör sig från − till +, elektronriktningen. På grund av en gammal kvarleva räknar vi ändå strömriktningen från + till −. Ström mäts i A (Ampere). Spänning är det som driver strömmen och mäts i V (Volt). För att strömmen ska flyta krävs en sluten strömkrets där elektronerna kan färdas utan avbrott genom exempelvis batteriets poler, ledningar och lampa. Man kan ansluta elektriska komponenter på olika sätt och få olika egenskaper beroende om man serie- eller parallellkopplar. En väggkontakt är ett exempel där parallellkoppling finns. Du kan sätta en lampa och en dammsugare i vardera uttaget utan att de påverkar varandra. I en seriekoppling kopplas komponenterna ihop i en rad/serie, de delar på strömmen i en krets och påverkar varandra. Ledare leder ström. Exempel på ledare är metaller och det är därför trådar inne i sladdarna är gjorda av metall. Även människokroppen leder ström och därför kan den elektricitet som finns omkring oss vara mycket farlig. Isolatorer, som till exempel glas, plast, trä, porslin, leder inte ström.

-Batterier och lampor

Om man kopplar samman polerna på ett batteri strömmar elektroner från − till + där det finns ett sug efter minusladdningar. Där det står minus finns massor av elektroner och ett ämne som gärna släpper de ifrån sig, t ex zink. Batteriet är slut då skillnaden är utjämnad och det inte finns några elektroner kvar. Då batteriet kortsluts flyttar elektronerna på sig väldigt snabbt och det blir varmt. Elektronerna behöver möta någon form av motstånd på vägen. Glödlampan lyser på grund av den värme som utvecklas då alla elektronerna som rusat genom tjocka ledningar ska passera den tunna wolfram-tråden i lampan. De försöker pressa sig igenom samtidigt och det blir så trångt och varmt att den temperaturtåliga wolfram-tråden börjar glöda. Detta fenomen, motstånd mot elektrisk ström, kallas för resistans. För att glödlampan ska lysa behöver den ena ledningen ha kontakt med botten på lampan och den andra ledningen måste ha kontakt med metallgängorna på utsidan av lampan. Nu håller glödlampan på att ersättas av andra energieffektivare efterföljare såsom ex. lågenergilampor, halogenlampor och LED-lampor. Fördelen med dessa är att de ger mer ljus i förhållande till den energimängd de kräver eftersom de producerar mycket mindre värme än en vanlig glödlampa.

Källor:

—  Persson, Hans (2004). Boken om fysik och kemi. Stockholm: Almqvist & Wiksell

—  www.wikipedia.se

Undersök elektricitet

Glödlampan

  • —Du behöver: 1,5 v batteri, 2 v glödlampa, sladd
  • —Undersökning: På hur många sätt kan du få lampan att lysa?

—Serie- och paralelllkoppling av lampor

  • —Du behöver: Batteri, 2 lika lampor, sladdar
  • —Undersökning: Koppla så båda lamporna lyser, och när du skruvar ut den ena så slocknar den andra. Koppla så båda lamporna lyser, och när du skruvar ut den ena så lyser fortfarande den andra. Använd kartong, gem och folie och försök bygga en strömbrytare till en sluten krets.

—Testa ledningsförmåga

  • —Du behöver: 1,5 v batteri, glödlampa, ledningstråd, olika föremål
  • —Undersökning:  Koppla ihop batteri, glödlampa och sladdar, två sladdar ska mötas för att kretsen ska bli sluten. Dela på sladdarna och prova nu ledningsförmågan hos olika föremål genom att koppla samman sladdarna med föremålet så kretsen blir sluten. Prova t ex en gaffel, penna, sax, slev. Lyser lampan leder föremålet ström. Prova med olika saker. Bygg eventuellt en insekt med vars antenner du kan testa ledningsförmåga (eltråd med folie i ändarna). Koppla till ett batteri som blir kropp och en lysande glödlampa till nos som fästs med en bit mjölkkartong och tejp.

—Skattjakt

  • —Du behöver: Kartong, 4,5 v batteri, glödlampa, 1 m ledningstråd, påsnitar
  • —Undersökning: Rita eller klistra en bild på kartongens utsida. Gör 8 små hål i bilden och fäst påsnitar i dessa. Gör ett hål på kartongens kortsida och fäst en påsnit. Skala ändarna på en bit (cirka 2 dm) av eltråden och fäst i påsniten på kortsidan. Surra fast ett gem i andra änden och fäst på en av påsnitarna (varieras mellan olika spelomgångar). Koppla ihop påsniten på kortsidan med batteri och lampa med hjälp av eltråden. Fäst en bit ledningstråd med ett gem i ena änden vid lampan och börja söka efter skatten med hjälp av denna. Rör vid påsnitarna på kartongen med gemet, när skatten är funnen lyser lampan. Det blir en sluten krets.

—Klor

  • —Du behöver: 4,5 v batteri, 2 isolerade kopplingstrådar, plastglas med vatten, salt
  • —Undersökning: Koppla sladdarna till batteriets poler. Sänk ner sladdarnas andra ändar i ett plastglas med saltat vatten. Vad händer med saltvattnet, och lukten?