## Atomer och elektroner Allt är uppbyggt av atomer. Dessa atomer består av en kärna och elektroner som kretsar runt kärnan, likt ett moln. Atomerna i olika ämnen har olika antal elektroner i sina skal, vilket ger dem olika elektriska egenskaper. Till exempel har koppar en elektron i sitt yttersta skal som lätt kan flyttas, vilket gör koppar till en bra ledare av elektricitet. ![[Atommodell koppar excalidraw.png|400]] ![[Grundämnet kol joner – Exclaidraw.png|400]] ## Statisk elektricitet Statisk elektricitet uppstår när elektroner överförs mellan material genom att två material gnids mot varandra. När du kammar håret med en plastkam dras elektroner från håret till kammen. Håret får då positiv laddning och kammen negativ. Eftersom motsatta laddningar attraherar varandra dras håret mot kammen. Liknande effekter kan observeras när man gnider en ballong mot huvudet eller drar av en tröja. Laddningarna jämnar ut sig efter en tid, snabbare i fuktiga miljöer. Statisk elektricitet kan orsaka små stötar och få hår att resa sig, men är ofarlig i vardagen. ## Batterier I ett batteri utnyttjas atomernas struktur för att skapa elektrisk energi. På ena sidan av batteriet finns ett ämne med ett underskott av elektroner, vilket skapar batteriets pluspol (+). På den andra sidan finns minuspolen (−), där ett annat ämne släpper sina elektroner lättare. Denna skillnad i elektronfördelning skapar en elektrisk spänning mellan polerna. ![[Parallellkoppling av batterier.png]] När vi ansluter en ledare mellan polerna kan elektronerna flöda fritt från minus till plus, vilket skapar en elektrisk ström. Denna ström kan vi använda för att driva olika apparater, som en lampa som omvandlar strömmen till ljus. Batterier finns i olika storlekar och typer, från små knappceller till stora bilbatterier, och medan vissa kan laddas om och återanvändas, är andra engångs och måste kasseras när de är urladdade. ## Serie- och parallellkoppling Hur vi kopplar ihop komponenter i en elektrisk krets har stor betydelse för hur kretsen fungerar. De två huvudsakliga sätten att koppla komponenter är i serie och parallellt. ![[Seriekoppling och parallellkoppling – Excalidraw.png|400]] I en seriekoppling är alla komponenter kopplade efter varandra i samma krets, vilket betyder att de delar på samma ström. Detta kan leda till att varje lampa lyser svagare ju fler som kopplas in, eftersom strömmen måste passera genom alla lampor. Om en lampa går sönder eller tas bort bryts kretsen och alla lampor slocknar. I en parallellkoppling har varje komponent sin egen anslutning till batteriet. Det innebär att varje lampa får full spänning och lyser lika starkt oberoende av de andra. Dock kommer batteriet att tömmas snabbare i en parallellkoppling jämfört med en seriekoppling, eftersom varje lampa drar sin egen ström. | | Seriekoppling | Parallellkoppling | | --------------- | -------------------------------------------------------------------------- | ------------------------------------------------------------------------------- | | **Batterier** | | | | **Strömstyrka** | Varje batteri adderar till strömstyrkan | Strömstyrkan ökar inte när batterier läggs till | | **Livslängd** | Lampan kommer att lysa lika länge som om det vore ett batteri | Varje batteri adderar till livslängden | | **Krets** | Om ett batteri tas bort så bryts kretsen | Om ett batteri tas bort så bryts INTE kretsen | | **Lampor** | | | | **Strömstyrka** | Varje lampa drar ifrån från strömstyrkan | Varje lampa drar lika mycket ström oavsett hur många lampor som adderas | | **Livslängd** | Batterier räcker lika länge oavsett hur många lampor som läggs till | För varje lampa som läggs till så räcker batteriet kortare tid | | **Krets** | Om en lampa går sönder eller tas bort så slutar de andra lamporna att lysa | Om en lampa går sönder eller tas bort som fortsätter de andra lamporna att lysa | # Elektrisk effekt och resistans Elektrisk effekt (P) mäts i watt (W) och visar hur snabbt en apparat omvandlar elektrisk energi till andra former, som ljus eller värme. Effekten beror på spänningen (U) i volt (V) och strömstyrkan (I) i ampere (A) enligt formeln: P = U × I. En 60 W glödlampa omvandlar alltså 60 joule energi per sekund. Resistans (R) mäts i ohm (Ω) och anger hur svårt det är för strömmen att passera genom en komponent. Ju högre resistans, desto mer motstånd möter strömmen. Resistansen beror på materialets ledningsförmåga och dimensioner. Metaller som koppar har låg resistans och leder strömmen lätt, medan material som gummi har hög resistans och används för isolering. När elektricitet går genom en ledare med hög resistans så skapas värme eller ljus. Den här effekten används i värmeelement och i glödlampor. ## Elektriska kretsar En elektrisk krets består av komponenter som batterier, ledare, och lampor, där en strömbrytare kan användas för att bryta strömmen och därmed släcka lampan. Det är viktigt att ledarna är isolerade med ett material som plast för att förhindra elektrisk stöt. Om isoleringen skadas, är det farligt att röra vid den blottade ledaren eftersom kroppen kan leda strömmen och orsaka skada. ![[Elektriska kretsar excalidraw.png|400]] ## Ohms lag Sambandet mellan spänning, ström och resistans beskrivs av Ohms lag: U = I × R. Med denna formel kan vi beräkna en storhet om vi känner de andra två. Om en lampa har resistansen 120 Ω och strömmens styrka är 0,5 A, blir spänningen 60 V. ![[Ohms lag excalidraw.png|400]] - Spänning (U) – Drivkraften som får elektroner att röra sig från en punkt med högre potential (plus) till en punkt med lägre potential (minus). Mäts i volt (V). - Ström (I) – Flödet av elektroner genom en ledare. Mängden ström beror på hur många elektroner som passerar en given punkt i ledaren per sekund. Mäts i ampere (A). - Resistans (R) – Materialets motstånd mot elektronflödet. Ju högre resistans, desto svårare har elektronerna att röra sig genom ledaren. Mäts i ohm (Ω). ## Magnetism och elektromagnetism Alla *permanenta* magneter har två ändar: en sydände och en nordände. Inuti magneter finns det massor av områden med egna nord- och sydändar. I en vanlig järnstav så ligger de här områdena huller om buller medan områdena i en magnet är riktade i samma riktning. De små områdena hjälps då åt att skapa ett [[magnetfält]]. ![[Permanentmagnet – Excalidraw.png|400]] Om du vänder nordände mot nordände eller sydände mot sydände så stöts magneterna ifrån varandra, de repellerar. Om du vänder nordände mot sydände så dras magneterna till varandra. De attraherar varandra. ![[Magneter repellera och attrahera – Excalidraw.png|400]] Elektricitet och magnetism är nära sammankopplade. En ström genom en ledare skapar ett magnetfält runt ledaren. Om ledaren lindas till en **spole** förstärks fältet. Med en järnkärna i spolen blir fältet ännu starkare - en elektromagnet. ![[Elektromagnet – Excalicraw.png|400]] Elektromagneterna skiljer sig från permanentmagneterna på så vis att de kan **slås på** och de kan **slås av** genom att slå på och stänga av strömmen. Det går också att **byta poler** i en elektromagnet genom att ändra på riktningen för flödet av elektriciteten i spolen. Elektromagneter används i - elmotorer som skapar rörelse av elektricitet, - generatorer som skapar elektricitet av rörelse och - transformatorer som används för att öka eller minska elektrisk spänning. ## Instuderingsfrågor 1. Vilka delar av en atom skapar elektricitet? 2. Hur uppstår statisk elektricitet? 3. Hur fungerar ett batteri? 4. Vad är en seriekoppling? 5. Vad är en parallellkoppling? 6. Hur påverkas strömstyrkan i en seriekoppling av batterier? 7. Hur påverkas strömstyrkan i en parallellkoppling av batterier? 8. Hur påverkas livslängden för batterier i en seriekoppling? 9. Hur påverkas livslängden för batterier i en parallellkoppling? 10. Vad händer med kretsen om en lampa går sönder i en seriekoppling? 11. Vad händer med kretsen om en lampa går sönder i en parallellkoppling? 12. Vad är elektrisk effekt? 13. Hur beräknas elektrisk effekt? 14. Vad är resistans? 15. Hur påverkar resistans strömmen i en ledare? 16. Vilka komponenter ingår i en elektrisk krets? 17. Varför är isolering av ledare viktigt? 18. Vad säger Ohms lag? 19. Hur kan Ohms lag användas för att beräkna spänning? 20. Hur kan Ohms lag användas för att beräkna ström? 21. Hur kan Ohms lag användas för att beräkna resistans? 22. Vad utmärker en permanent magnet? 23. Hur fungerar magnetfält? 24. Hur är elektricitet och magnetism sammankopplade? 25. Vad är en elektromagnet? 26. Hur skiljer sig en elektromagnet från en permanentmagnet? 27. Nämn ett användningsområde för elektromagneter. --- > [!Info] Källor > Text: Redigerad, Anthropic Claude 3.0 Opus, 2024-03-05 > Bilder: Egna, Obsidian – Excalidraw