”Elektrisitet og magnetisme”, inge. christ@uis. no,
UiS, s. 1 av 7
Kunnskapsløftet: Naturfag
Målområde: Fenomener og stoffer:
Elektrisitet og magnetisme
Kompetansemål
7.kl.
• Gjennomføre forsøk med magnetisme og elektrisitet, beskrive og forklare
resultatene
10.kl.
• Forklare resultatene fra forsøk med strømkretser ved bruk av begrepene
strøm, spenning, resistans, effekt og induksjon.
• Forklare hvordan vi kan produsere elektrisk energi fra fornybare og ikke
fornybare energi kilder.
Nyttige bøker:
• Ormestad og Øgrim: ”Fysikk på roterommet”. Universitetsforlaget. 1994
• Ormestad og Øgrim: ”Mer fysikk på roterommet”. U-forlaget. 1994
• Øgrim & Andersen: ”Eksperimentboka”. Naturfagsenteret. 2005
• ”Damms store vitenskapsbok”. 1998 (side 146 – 170)
• ”Slik virker det, naturvitenskap”. Damm forlag. 2003
• Kirkeby Hansen: ”Fysikk for lærere”. HiO notat 1997 nr. 36.
• ”Eksperimenter mer!” Vitensenteret. Trondheim. 2006
• ”Kule eksperimenter”. Regionale vitensentere i Norge. 2006
Forsøk:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Statisk elektrisitet.
Hva leder strøm?
Elektriske kretser: Parallell – og serie koplinger.
Måling av strøm og spenning.
Elektrisk motstand, hva er det? Enkle forsøk.
Elektromagnetisme, lage og teste ut elektromagneter. Hva virker
magnetene på. Endre magnetstyrke.
7. Elektrolyse, enkle forsøk: Forkopring.
8. Batteri/bly akkumulator.
9. Elektromotor.
”Elektrisitet og magnetisme”, inge. christ@uis. no,
UiS, s. 2 av 7
Alle forsøkene står beskrevet i vedlagte kompendium, eller som pekere under:
Statisk elektrisitet: http://www.naturfag.no/_barn/forsok/vis.html?tid=16742
http://www.naturfag.no/_barn/forsok/vis.html?tid=16337
http://www.naturfag.no/_barn/forsok/vis.html?tid=20494
Motstand: http://www.naturfag.no/_barn/forsok/vis.html?tid=16343
Elektromagnet: http://viten.ntnu.no/lagdinegen/elektromagnet.pdf
http://www.naturfag.no/_barn/forsok/vis.html?tid=20560
Jord magnetisme: http://www.naturfag.no/_barn/forsok/vis.html?tid=16753
Magnet poler: http://www.naturfag.no/_barn/oppgave/vis.html?tid=18694
Magnetfelt: http://www.naturfag.no/_barn/forsok/vis.html?tid=16857
http://www.naturfag.no/_barn/forsok/vis.html?tid=31991
http://www.naturfag.no/_barn/forsok/vis.html?tid=16860
Magnetisk huske: http://www.naturfag.no/_barn/forsok/vis.html?tid=16766
El. krets: http://www.naturfag.no/_barn/oppgave/vis.html?tid=18692
Måle strømmen: http://www.naturfag.no/_barn/oppgave/vis.html?tid=18693
Batteri: http://viten.ntnu.no/lagdinegen/filmboksbatteri.pdf
Elektromotor: http://viten.ntnu.no/lagdinegen/elmotor.pdf
http://miljolare.no/aktiviteter/land/natur/ln7/
http://no.wikipedia.org/wiki/Elektrisk_motor
Elektrostatisk motor: http://viten.ntnu.no/lagdinegen/elektrostatiskmotor.pdf
Alle forsøkene kan også ta utgangspunkt i andre målområder i naturfag, som:
Kompetansemål - Forskerspiren:
• 4.kl: Bruke enkle måleinstrumenter
• 7.kl: Eksperimentelt arbeid.
• 10.kl: Planlegge og gjennomføre undersøkelser………
Kompetansemål - Teknologi og Design:
• 7.kl: Planlegge, bygge og teste enkle produkter som gjør bruk av elektrisk
energi …
• 10.kl: … produkter som gjør bruk av elektronikk…
”Elektrisitet og magnetisme”, inge. christ@uis. no,
UiS, s. 3 av 7
Sammendrag av elektrisitetslæren:
Elektrisitet (av gresk elektron = rav).
Statisk elektrisitet (gnidningselektrisitet):
http://no.wikipedia.org/wiki/Statisk_elektrisitet
Glass-stav - + ladet (underskudd av elektroner).
Ebonitt-stav - ladet (overskudd av elektroner). Jmfr. Benjamin Franklin (17091790).
Altså: en gjenstand som har overskudd av elektroner er negativt ladd,
en gjenstand som har underskudd av elektroner er positiv ladd.
http://no.wikipedia.org/wiki/Elektroner
Ulike ladninger tiltrekker hverandre
Like ladninger frastøter hverandre.
En leketøysballong blir negativt elektrisk ladet når den gnis mot f.eks. hår. Når
en slik elektrisk ladet ballong kommer nær en elektrisk nøytral gjenstand, for
eksempel en vegg, vil de elektriske ladningene i veggen flytte seg omtrent slik
figuren viser, slik at ballongen og veggen tiltrekkes av
hverandre
El. Ladning:
Negativ ladning knyttet til elektronene. Elektron- og proton ladningene motsatt
like store.
”Elektrisitet og magnetisme”, inge. christ@uis. no,
UiS, s. 4 av 7
Måles i Coulomb (C) – etter Charles Coulomb (1736 – 1806):
Han slo fast at: ”kraften mellom to elektriske ladninger, enten de tiltrekker
eller frastøter hverandre, er proposjonal med produktet av ladningene, - og
omvendt proposjonal med kvadratet av avstanden mellom dem”. Coulombs lov.
http://no.wikipedia.org/wiki/Charles_Coulomb
http://no.wikipedia.org/wiki/Coulombs_lov
e = 1,6 . 10-19 C (altså en uhyre liten størrelse, uegnet til bruk). Vi bruker en
enhet som svarer til ca. 6,2 10 18 elektroner, denne har betegnelsen coulomb,
med symbol C).
En elektrisk ladning er altså en fundamental størrelse, knyttet til
ledningselektronene, dvs. de frie elektronene i ytterste skall som kan bevege
seg fritt i metaller.
En leder er altså et stoff som kan lede en strøm av elektroner. Og motsatt et
stoff som ikke leder elektroner er en isolator.
Elektroskop er et enkelt apparat som kan påvise elektrisitet.
El. Strøm (I):
http://no.wikipedia.org/wiki/Amp%C3%A8re
Når det går strøm i en leder, beveger elektronskya seg sakte i en retning.
Elektronene beveger seg fra den negative polen til den positive polen, mens
strømretningen er definert som den motsatte retningen.
Strøm måles i ampere, etter Andre`Ampere, (1775-1836), symbol for enheten
er A.
http://no.wikipedia.org/wiki/Andr%C3%A9_Amp%C3%A8re
Strøm I = Q/t, Q=ladning, t=tid. Dvs. antall ladninger pr. tidsenhet som
passerer gjennom en leder. (Eller omformet Q = I t).
Enheten A= C/s, altså 1 A (ampere) = Coulomb/sekund. (Eller omformet C = A s).
Strømstyrken måles med et amperemeter. (Kobles inni kretsen).
El. Spenning (U):
Når det går en elektrisk strøm i en krets, er det fordi det er overskudd av
elektroner på den negative polen, og underskudd på den positive polen. Vi sier at
det er elektrisk spenning mellom polene.
”Elektrisitet og magnetisme”, inge. christ@uis. no,
UiS, s. 5 av 7
Enheten for spenning er volt (V). Oppkalt etter Alessandro Volta (1745 – 1827).
http://no.wikipedia.org/wiki/Alessandro_Volta
Spenningen mellom to punkter på en leder er lik arbeidet pr. ladning.
U = W/Q. Enheten for spenning = joule/coulomb.
Altså 1 v(volt) = J/C
1 joule = 1 Ws (wattsekund).
1 kWh = 1000 W. 3600 s. = 3.600.000 Ws (J). = 3,6 MJ (megajoule).
U = W/Q eller omformet: W = U Q(Q = I t) innsatt i formelen: W = U I t
Spenningen måles med et voltmeter. http://no.wikipedia.org/wiki/Voltmeter
(Kobles parallelt)
El. effekt (P):
http://no.wikipedia.org/wiki/Effekt
Effekt er arbeid pr. tidsenhet, eller energi pr. tid. Enhet er W (watt).
P = W/t , arbeidet W = U I t innsatt i formelen blir: P = U I
Enheten blir da P = V(volt) A(amprere) = W (watt), - etter James Watt (17361819).
El. motstand (R):
http://no.wikipedia.org/wiki/Elektrisk_motstand
Forholdet mellom spenningen og strømmen: R = U/I
Enheten for restansen er R = V(volt)/A(ampere) = Ohm, symbol:
Etter Georg Ohm (1787 – 1854).
http://no.wikipedia.org/wiki/Ohms_lov
Motstanden er ikke konstant (forholdet mellom spenningen og strømmen) i
elektriske ledere, unntatt i konstantan som er en legering av kobber (54%),
nikkel (45%) og mangan (!%).
Eks. i en glødetråd øker motstanden med strømmen, i en blyant omvendt,
motstanden minker med strømmen.
”Elektrisitet og magnetisme”, inge. christ@uis. no,
UiS, s. 6 av 7
To polet likestrømsmotor:
Rotoren har to poler som magnetiseres av en elektrisk vikling, og en stator som
er en permanent magnet (N og S på fig.) Kommutatoren i sentrum av rotoren
består i prinsippet av to halvkuleformede kobberlameller som tilføres strøm via
to børster, og leder strømmen til viklingen.
På fig. Er rotoren magnetisert med rød (Nord) og blå (Syd). Rotorens nordpol vil
frastøtes av statorens nordpol, og tiltrekkes av statorens sørpol. Rotoren på
figuren vil derfor rotere med klokka. Når nordpolen når frem til statorens sørpol
ville den stoppet om ikke gapet i kommutatoren samtidig passerte forbi
børstene, og strømretningen gjennom rotorviklingen snur. Dermed snur
magnetiseringen av rotoren, og polene er igjen frastøtende og rotoren
fortsetter.
”Elektrisitet og magnetisme”, inge. christ@uis. no,
UiS, s. 7 av 7
Nettreferanser:
Fysikk kurs UiO:
http://www.matnat.uio.no/evu/skolelab/fys0110/info/tema_2_elektriske_kretse
r.html
http://www.norsknettskole.no/fag/ressurser/itstud/fuv/melleod/
http://www.statkraft.no/pro/stromtips/kort_forklart/index.asp
http://www.daria.no/skole/?tekst=4517
http://sksk.no/fysim/elektrisitet.htm
Undervisningsforslag:
http://www.nrk.no/programmer/tv/newton/1.3132147
Fysikk på rote rommet:
http://www1.nrk.no/nett-tv/klipp/305631
http://www.naturfag.no/vitenobjekt/vis.html?tid=686242#
Tellus 9.kl.
http://www.lokus123.no/?marketplaceId=1892264&languageId=1&siteNodeId=3
342969
http://www.bkk.no/upload/web/gnistresprake2/kobling.html
http://home.no.net/yngveha/pdf/elmagf.pdf
http://www.kraftskolen.no/
Lag el.strøm fra vindmølle:
http://www2.regnmakerne.no/regnmakersidene/content.ap?thisId=1136
http://www.nysgjerrigper.no/
Puggandplay:
http://www.puggandplay.com/presentation/default.asp