Orkan Almenn náttúruvísindi

Kennari Eggert J Levy 1

Orkan Almenn náttúruvísindi

Rafmagn og segulmagnKaflahlutar

3-1 Rafhleðsla

3-2 Stöðurafmagn

3-3 Streymi rafmagns

3-4 Straumrásir

3-5 Segulmagn úr rafmagni

3-6 Rafmagn úr segulmagni


Rafmagn og segulmagn

3-1 Rafhleðsla

• FrumeindFrumeind er minnsta eind frumefnis sem býr yfir öllum eiginleikum viðkomandi frumefnis.



3-1 Rafhleðsla

• Aðdráttarkraftur er kraftur sem dregur hluti hvern að öðrum.

• Fráhrindikraftur er kraftur sem verkar milli hluta og hrindir þeim frá hverjum öðrum.



3-1 Rafhleðsla

• Fjöldi rafeinda í frumeind er jafn fjölda róteinda í sömu frumeind.

Við núning hluta skiljast rafhleðslur að. Annar hluturinn missir rafeindir, en hinn tekur þær til sín.

Sá hlutur sem fær rafeindir verður neikvætt hlaðinn, en sá sem missir þær verður jákvætt hlaðinn.



3-1 Rafhleðsla

• Það eru aðeins rafeindirnar sem hreyfast, ekki róteindirnar.

• Hlutur sem er óhlaðinn verður hlaðinn ef hann missir eða tekur við rafeindum.



3-1 Rafhleðsla• Rafsvið er svæðið

umhverfis rafhleðsluna.

Rafsvið hlaðinnar eindar verkar með krafti á aðrar hlaðnar eindir, það er sterkast næst hlöðnu eindinni en verður veikara sem fjær dregur.



3-2 Stöðurafmagn

• Segja má að raforka sé orka sem byggist á rafeindum sem hafa færst úr stað.

• Stöðurafmagn myndast þegar rafhleðslur safnast fyrir í hlut og halda þar kyrru fyrir.

Spennugjafi Van de Graaffs



3-2 Stöðurafmagn• Spennugjafi Van de Graafs myndar

stöðurafmagn við núning.

• Rafeindir úr málmgreiðu eru fluttar með gúmmíbelti upp í efsta hluta spennugjafans.

• Gríðarleg neikvæð hleðsla myndast á ytra borði kúlunnar.



3-2 StöðurafmagnStöðurafmagnSamkynja hleðslur safnast fyrir í hárinu þegar höndin er lögð á spennugjafann.

Samkynja hleðslur hrinda hvor annari frá sér og hárið stendur út í loftið.



3-2 Stöðurafmagn

• Leiðari er efni sem flytja rafhleðslur greiðlega.

• Einangrari er efni sem hleypir rafeindum treglega gegnum sig.



3-2 Stöðurafmagn

• Rafhrif er endurröðun rafhleðsla í óhlöðnum hlut sem verður þegar annar rafhlaðinn hlutur nálgast hann.



3-2 Stöðurafmagn

• Rafsjá er tæki sem greinir rafhleðslu.

Rafsjáin er hlaðin þegar málmþynnurnar sperrast í sundur

Önnur gerð af rafsjá

http://www.connect.ab.ca/~lburns/electroscope.gif



3-2 Stöðurafmagn

Skoðum rafsjár örlítið nánar



3-2 Stöðurafmagn

• Eldingar stafa af afhleðslu stöðurafmagns, rafhleðsla flytst frá einum hlut yfir í annan.

• Gífurleg raforka losnar úr læðingi í eldingum. Eldingavari er jarðtengd járnstöng sem komið er fyrir á húsþökum.



3-3 Streymi rafmagns• Spenna er mælikvarði á þá orku, sem

myndast þegar rafhleðslur fara milli tveggja staða. Mælieining spennu er volt, táknuð [V]

• Rafstraumur er streymi rafhleðsla (rafeinda) eftir vír.

Mælieining rafstraums (I), mældur í amper, táknað [A].

• Amper er mælikvarði á fjölda rafeinda sem fara framhjá tilteknum punkti á sekúndu.




• Viðnám er mótstaða efnis gegn streymi rafstraums í leiðara.Mælieining viðnáms (R) er óm (ohm) táknað [].

• Lögmál Ohms: I = V / R I = rafstraumur í amperum

V = spenna í voltum R = viðnámið í ómum




Verkefni bls 63

I (amper) V (volt) R (óm)

12 75

15 240

5,5 20

6 25

5 110




• Rafhlaða er hylki þar sem efnaorka breytist í raforku.

• Raforka er orka sem fólgin er í rafhleðslum sem hreyfast úr stað.




• Berum saman jafnstraum og riðstraum:

Jafnstraumur er rafstraumur sem einkennist af því að rafeindir hreyfast ávallt í sömu átt.

DC Straumstefna




Riðstraumur er rafstraumur sem einkennist af því að rafeindirnar breyta stefnu sinni á reglubundinn hátt.

AC Riðstraumur




Rafafl er mælikvarði á það hversu mikil orka er notuð á tímaeiningu.

Mælieining rafafls er vatt táknað [W].

• Jafnan til að reikna afl rafmagns:

Afl = spenna • straumur

eða ef notaðar eru mælieiningar

vött = volt • amper




Dæmi:

1. Hversu mikinn straum tekur straujárn sem á stendur 230 volt og 1000 vött?

2. Hversu mikið afl notar ljósapera sem á stendur 0,45 amper og 230 volt?

3. Hvaða spennu þarf þurrkari sem á stendur 920 vött og 4 amper?



3-4 Straumrásir• Straumrás er

hringleið sem rafstraumur getur farið um, straumrásin verður að vera lokuð.

• Ef straumrásin er opin, þá kemst straumur ekki í gegn. Lokuð hliðtengd straumrás

Lokuð raðtengd straumrás



3-4 Straumrásir• Samanburður á rað-

og hliðtengdum straumrásum:

Raðtengd straumrás þegar rafstraumurinn hefur aðeins eina leið til að fara eftir.



3-4 Straumrásir

• Hliðtengd straumrás þegar rafstraumurinn hefur nokkrar mismunandi leiðir að velja.

• Straumstefnan er frá mínusskautinu.


Straum- og spennumælar

• Straummælir Þegar þú mælir straum verður alltaf að tengja straummælinn inn í straumrásina.

• Spennumælir Þegar þú mælir spennu verður alltaf að tengja spennumælinn yfir viðnámin eða póla straumgjafans, allt eftir því hvaða spennu er verið að mæla.


Dæmi um rafrás

Spennan mæld



3-4 Straumrásir• Var (öryggi) er búnaður sem rýfur

straumrás ef álagið verður of mikið.

• Tvær gerðir; sjálfvar og bræðivar

Bræðivar er með silfurþráð sem bráðnar ef of mikill straumur fer í gegnum það. Þessa gerð er að mestu hætt að nota



3-4 StraumrásirSjálfvar er öryggisrofi sem rýfur straum við of mikið álag eða við útleiðslu.

Í daglegu tali er þessi búnaður kallaður lekaliði.



3-5 Segulmagn• Segulmagn orsakast af aðdráttar- og

fráhrindikröftum, vegna hreyfingu rafeinda í efninu.

• Segulkraftar lýsa sér eins og rafkraftar.

Þeir eru sterkastir næst endum segulsins, en endarnir kallast segulskaut; norðurskaut og suðurskaut.

• Samstæð skaut hrinda hvort öðru frá sér, en ósamstæð skaut dragast að hvort öðru.


Segulsviðslínur eru þéttastar við skautin



3-5 Segulmagn

• Segulsvið er sviðið umhverfis segulinn þar sem áhrifa segulkrafta gætir. Sterkast er segulsviðið næst seglinum en verður veikara er fjær dregur.

Stefna segulkrafta umhverfis stangarsegul




• Segulmagn er nátengt rafmagni, byggjast bæði á hreyfingu rafeinda.

• Þegar rafstraumur flyst eftir vír myndast segulsvið umhverfis vírinn, en nota má rafstraum til að búa til segulsvið.



3-6 Segulmagn úr rafmagniEinfaldan rafsegul má búa til með því að vefja koparvír þétt um járnnagla og tengja vírinn við rafstraum.




• Styrkleiki segulsins vex með auknum fjölda vafninga. Með því að vefja rafleiðara umhverfis mjúkt járn má búa til enn öflugri segul.

• Rafsegulfræði fjallar um tengsl rafmagns og segulmagns.

• Rafsegulmagn skiptir okkur miklu máli í daglegu lífi. Rafseglar eru m.a. í símum,




þvottavélum, dyrabjöllum, rafhreyflum og brunavarnar- hurðum og mörgum fleiri tækjum.

• Rafhreyfill (rafmótor) er tæki sem breytir raforku í vélræna hreyfiorku.

• Rafhreyfill er gerður úr rafsegli sem snýst á öxli inn í segulsviði frá einum eða fleiri föstum seglum; síseglar eða rafseglar.




• Þegar leiðari (vír) hreyfist í segulsviði flæða rafeindir um vírinn og mynda rafstraum.

• Stefna rafstraumsins fer eftir því hvernig leiðarinn hreyfist í segulsviðinu.

• Ef leiðarinn hreyfist fram og til baka flæða rafeindirnar fyrst í aðra áttina og síðan í hina, þá myndast riðstraumur.




• Flæði rafeindanna verður þeim mun meira og rafstraumurinn sterkari eftir því sem segulsviðið verður sterkara sem leiðarinn hreyfist í.

• Það er afar óhentugt að hreyfa leiðarann í sífellu upp og niður í segulsviði. Leiðarinn er því látinn mynda lykkju og látinn síðan snúast í segulsviðinu.




• Rafall er tæki sem breytir vélrænni hreyfiorku í raforku á hagkvæman hátt, (framleiðir raforku).

• Orkubreytingin sem verður í vatnsfallsvirkjun

Stöðuorka => vélræn hreyfiorka => raforka.




Flutningur rafmagns til neytenda

Til fróðleiks




Spennubreytir fyrir riðstraum

Til fróðleiks

Documents

Orkan Almenn náttúruvísindi