Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

Fysik - Energi og el-forsyning

Fysik - Disposition
by

Karoline Kokholm

on 3 January 2013

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Fysik - Energi og el-forsyning

Fysik - disposition Energi og el-forsyning Generel info Uddybende info Perspektivering Magnetisme Der findes flere forskellige slags magneter bl.a. spolemagneten, hestesko/U magneten og stangmagneten.
Alle magneter består af en nord og en sydpol. Nordpolen, der er positivt ladet, er som regel farvet rød og sydpolen, der er negativt ladet, er farvet hvid. Magnetfeltet er kraftigst på polerne og hvis man deler en magnet som den på billedet midt over, vil der automatisk dannes to nye poler i hver sin ende. På billedet kan ses hvordan jernpulveret bliver tiltrukket af magneten, og derfor hvordan magnetens magnetfelt ser ud. Man kan finde nord og sydpolerne på en magnet på to forskellige måder. 1) Man kan tage en anden magnet og sætte de to magneter sammen så de ikke frastøder hinanden når de så sidder sammen må man gå ud fra at det er en nord og en sydpol der sidder sammen da positivt og negativt tiltrækker hinanden. 2) Man kan hænge en magnet frit op i luften og se hvilken ende af magneten der peger hvor hen. Med resultatet af magnetens retning kan man regne ud at den pol der vender mod den geografiske sydpol er den magnetiske nordpol og den pol der vender mod den geografiske nordpol er den magnetiske sydpol. Det lyder måske lidt mærkeligt at de magnetiske poler vender modsat de geografiske poler, men der er altså en grund og det er de geografiske poler er placeret omvendt i forehold til de magnetiske poler, så den geografiske nordpol ligger ved Sydpolen, og den geografiske sydpol ligger ved Nordpolen, de geografiske poler ligger dog ikke helt tæt op af de andre poler, de ligger lidt forskudt. Ved hjælp af Magneter kan man også gøre andre stoffer magnetiske. Jern, nikkel og kobolt er de tre grundstoffer i det periodiske system der kan gøres magnetiske ved stuetemperatur. Man kan gøre jern magnetisk ved at tage en magnet og stryge den hurtigt frem og tilbage hen over jernet. For at gøre jernet umagnetisk igen, skal man bare tabe det, eller sætte det i en spole og sende vekselstrøm igennem den. Jævnstrøm og vekselstrøm Jævnstrøm Vekselstrøm Jævnstrømmen har en plus og en minuspol og strømmen går altid fra minus til plus. Battrier der bruges til rigtig meget i vores hverdag bl.a. i telefoner og computere laver jævnstrøm. Jævnstrømmens symbol er to parallelle streger, det ser ud som et lighedstegn og bliver kaldt DC (Direct Current). Vekselstrømmen har også en plus og en minuspol, men her skifter strømmen retning 100 gange i sekundet. Det er også vekselstrøm der er i vores stikkontakter. Vekselstrømmen har en bølget streg som symbol og bliver også kaldt AC (Alternating Current). Induktion Når en magnet bliver bevæget i forhold til en spole, bliver der induceret en spænding i spolen. Når man fx tager en spole og en magnet og bevæger magneten op og ned i spolen så frembringer man en induktion. man kan måle hvor stor denne spænding er med et oscilloskop. Hvad er et oscilloscop? og hvad kan det bruges til? Et oscilloscop fungerer næsten på samme måde som et voltmeter, men oscillospocet har den fordel, at det er meget bedre til at opfage de små hurtige ændringer spændingen laver. Så et oscilloscop måler spændingen og bruges som et bedre voltmeter. Forsøg: Hvad afhænger spændingen af? En spole med 1200 vindinger forbindes til oscilloscopet, der indstilles så den lille lysende plet står på midten og følsomheden er 0,5 volt pr. cm.
Man tager nu en magnet og fører den ned i spolen, nu vil man kunne se at den lille lysplet på oscilloscopet bevæger sig. Det gør den fordi der bliver induceret en spænding i spolen.
Forsøget kan udvides ved at prøve at gøre det samme med fx en spole med færre vindinger eller en kraftigere magnet. Dette skulle så gerne medføre at lyspletten på oscilloscopet ville bevæge sig endnu mere. Efter dette forsøg har man fået en fornemmelse af hvad der sker, når man skaber en induceret spænding i spolen. Efter dette fosøg ved man også, at der skal mere til end at "tabe" en magnet ned i en spole, for at få en længere varende effekt, derfor må man prøve med noget andet, og det kunne være fx være en roterende magnet. Forsøg: Vekselstrømsgenerator Forsøget opstilles som vist på billedet. Den roterende magnet køre rundt ved hjælp af en lille el-motor. Oscilloscopet sættes til (Til dette forsøg er brugt et voltmeter i stedet for et oscilloscop) og indstilles så lyspletten på skærmen lige så stille bevæger sig hen over skærmen i en tydelig kurve. Denne kurve viser endnu bedre end før at der sker en induktion. Denne generator kan også få en 1,5 volts pære til at lyse. Den kurve der kom frem på oscilloscopet bliver kaldt en vekselspændings-kurve og den ser nogenlunde sådan ud. På kurven kan man meget let se, hvordan spændingen fra generatoren ændre sig. først hæver spændingen sig op til det højeste positive punkt, derefter daler den først til nulpunktet og så videre ned til det laveste negative punkt, hvorefter den igen vil vokser sig op til nulpunktet. Dette bliver kaldt en periode og denne vekselspændings-kurve består af mange perioder der fortsætter. Når kurven når sit enten højeste positive eller laveste negative punkt bliver det også kaldt for maksimal-spændingen. For at regne ud hvad maksimal-spændingen er, kan man bruge denne formel: Maksimal spændingen = 1,4 * effektiv spænding. Den effektive spænding er gennemsnitsværdien for den varierende vekselspænding. Enfase De normale stikkontakter der findes i vores huse, indeholder 220 volt (fart) og 10 ampere (strømstyrke/styrke) altså 2300 Watt i alt. Disse stikkontakter bliver også kaldt enfaser, det gør de fordi de ledninger der går fra el-værket til huset, hedder fase-ledninger og der er en af dem i en enfase. Derudover er der i en en fase også en nul-ledning og en jord-ledning, der er forbundet med et metal spyd, der er stukket langt ned i jorden. Jase-ledningen og nul-ledningen er de to runde huller der sidder overfor hinanden i stikkontakten og jord-ledningen er det sidste hul der sidder nedenunder de to andre huller, nogengange er det et rundt hul andre gange er det formet som på billedet. Trefase I de fleste nyere huse har man fået installeret stik der er kraftigere end enfaser. Disse stik bruges til ting som opvaskemaskiner, el-komfur, tørretumblere osv. der har brug for mere end et enfase stik for at kunne køre, de kraftige stik hedder trefase eller kraftstik. Et kraftstik har tre fase-ledninger, en nul-ledning og en jord-ledning. Fra venstre mod højre: nul-ledning (O), 1. fase-ledning (F), jord-ledning (J), 2. fase-ledning (F), 3. fase-ledning (F). I et kraftstik findes der 380 volt og 16 ampere, i alt 6080 Watt. De generatorere man finder på et el-værk, laver alle sammen trefaset vekselstrøm. Hvis man vil vide hvordan en trefase-generator virker, kan man lave dette forsøg: Forsøg: Trefasegenerator Forsøget stilles op som vist på billedet. Man justere spolernes placering i forhold til magneten, ved enten at rykke spolen tættere på eller længere væk fra magneten, så det voltmeter der er sat til, viser 4 volt ved hver. man måler finder frem til de fire volt, ved at forbinde ledningerne til O-fasen og den 1. F-fase, når den står på fire volt, rykkes den ledning der så på den 1. F-fase videre til den næste fase (2. F-fase) til den rammer 4 volt, når den så har ramt 4 volt måler man den sidste. Når man har justeret faserne til 4 volt, kan man måle hvor mange volt der er imellem to faser fx 3. F-fase og 1. F-fase ved at forbinde de to faser til voltmeteret, der skulle være ca. 7 volt imellem de to faser. Hvis man tilsætter et dobbeltstrål-oscilloscop til forsøget vil man kunne se at de to vekselsspændings-kurve ligger forskudt i forhold til hinanden. Grunden til at kurverne på oscilloscopet er forskudt, er den måde generatoren er opbygget på. Kurven kommer til at se ca. sådan ud på oscilloscopet. Grunden til dette er, der er tre spoler hvor der bliver induceret en spænding i hver af dem, hver gang en af magnetpolerne passere en af spolerne, skifter spændingen retning. Når en af magnetpolerne har passeret en af spolerne, går der 1/3 omgang, før den når til den næste spole. Derfor vil spændingen automatisk blive forskudt 1/3 periode i forhold til hinanden. Transformation En jernkerne der er lukket og har to spoler sat fast, bliver kaldt for en transformator. Den spole der bliver sat til der hvor strømmen kommer ind, bliver kaldt primær-spolen og den anden spole sekundær-spolen. Når man bruger en transformator, kan man ligemeget hvor stor primærspændingen er, altid selv bestemme hvor stor man vil have sekundærspændingen til at være. Hvis man vil have lige stor spænding på begge sider, skal begge spoler have lige mange vindinger. Vil man have primærspændingen til at være dobbelt så stor sekundærspændingen, skal man bruge en primærspole der har dobbelt så mange vindinger som sekundærspolen. Man skal gøre det omvendte, hvis sekundærspændingen skal være halvt så stor som primærspændingen. Forsøg: Primær- og sekundærspænding Forsøget stilles op som vist på billedet.
Når der er 200 vindinger i den primære spole, og 1600 vindinger i den sekundære, er forholdet 1:8 da 200 går op i 1600 8 gange. Det vil sige at hvis der er 2 volt bliver det omdannet til 16 volt fordi det skal ganges med 8. Det med de 16 volt kommer dog ikke helt til at passe, da noget af volten går tabt og bliver til varme i spolerne og jernkernen. Hvis ampereren er 0,08 skal det divideres med 8, og på den måde kan man regne ud at der i den sekundære spole må være 1 ampere. Ved vekselspænding skifter polerne 100 gange i sekundet og ved jævnspænding er der en nord og en sydpol. *Billede mangler, men er på vej* Der findes to enkelte regler, der kan bruges for spændingstransformation. x = et variabelt tal. 1) For at gøre sekundærspændingen x gange så stor som primærspændingen skal man anvende x gange så mange vindinger på sekundæresiden som på primærsiden. 2) For at gøre sekundærspændingen x gange så lille som primærspændingen skal man anvende x gange så få vindinger på sekundærsiden som på primærsiden. Uanset hvilke spoler man bruger som primær og sekundær spole, vil denne regel kunne bruges: Up (primærspænding) * Ip (primærstrøm) ca. = Us (sekundærspænding) * Is (sekundærstrøm) El-forsyning ved hjælp af transformation Hvis man forestiller sig, at strømmen starter med at blive lavet af en vindmølle, derefter bliver strømmen sendt videre igennem ledninger og kabler i jorden, til de når en transformatorstation hvor strømmen bliver omdannet til fx 230.000 volt og 0,016 ampere. Herefter bliver strømmen sendt videre og når den næste transformatorstation, hvor strømmen bliver omdannet til 16 ampere og 230 volt, før den bliver sendt ud til en forbruger, der ikke bor ret langt væk, som så kan bruge strømmen til at få en pære til at lyse. Det er sådan det foregår. Grunden til at amperen bliver så lav, er at for mange amperer skaber for stor modstand, hvilket ville få el-energien til at forsvinde ud i luften som varme. Blyakkumulator Pb (bly) Pb (bly) H2O (vand) H2SO4 (svovlsyrer) Forsøgsopstilling Når man sætter strøm til akkumulatoren, bliver vandet spaltet til 2H+ og O2- ioner. H+ ionerne bliver trukket til minuspolen, hvor de bliver til H2 (brint) og derefter bobler op til overfladen. Samtidig bliver O2- ionerne trukket imod pluspolen, hvor de går i forbindelse med bly-pladen og bliver til blydioxid (Pb + O2 -> PbO2) Første afladning: De to plader er nu forskellige, minus-polen er stadig rent bly hvorimod plus-polen er blevet til blydioxid, derfor er der 2 volts forskel i spændingen ifølge spændingsrækken. Vandet spaltes (sønderdeles) så H2O -> H2 + O, men denne gang går O til minus og H2 til plus. Ved minus-polen går Pb (bly) og O (Oxid) sammen og bliver til blyoxid. Derefter reagerer blyoxiden med svovlsyren (PbO + H2SO4) og det bliver til bltsulfat (HbSO4 + H2O). Ved plus-polen går blydioxid i forbindelse med brint og danner blyoxid og vand (PbO2 + H2 -> PbO + H2O) dernæst går blyoxid i forbindelse med svovlsyren og der dannes blysulfat og vand, lige som ved minus-polen (PbO + H2SO4 -> PbSO4 + H2O). Nu er pladerne blevet ens igen (som blysulfatplader) og der er ingen spændingsforskel. Batteriet er nu tomt og kan lades op igen, men denne gang er det med blysulfatplader (PbSO4) i stedet for rene blyplader. Anden opladning: Vandet spaltes endnu engang til henholdsvis brint og ilt. Minus-polen der består af en blysulfatplade trækker alle de frie positivie brint-inoer til sig. Blysufat og brint danner nu svovlsyrer og rent bly (PbSO4 + H2 -> H2SO4 + Pb). Plus-polen, der også er en blysulfatplade trækker de frie negative ilt ioner til sig, og derfor bliver de lavet om til blydioxid. Samtidig udsendes de negative sulfat-ioner tilbage ud i væsken (PbSO4 + O2 ->PbO2 + SO4). De negative sulfat-ioner indfanger nogle af de frie positive brint ioner og danner svovlsyrer (SO4 + H2 -> H2SO4). Nu består minus-polen af rent bly imens plus-polen består af blydioxid, hvilket er det samme som ved første opladning.

Nu kan hele processen gentages. Biler og blyakkumulator Der bliver efterhånden lavet flere og flere el-biler. El-biler kører på store akkumulatorbatterier der skal oplades. Det er som regel blyakkumulatorer disse batterier er lavet af. Det er den oplagrede energi fra akkumulatoren der bruges til at trække bilens el-motor. Når batteriet er løbet tør for strøm og er tomt skal det bare genoplades og så er bilen endnu engang køre klar. Problemet er, at det både er besværligt og dyrt at lave et akkumulatorbatteri der er tilstrækkelig godt og kan køre langt på en opladning. Computeroplader
Full transcript