Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

13 frågor/svar hittade

Energi [20369]

Fråga:
Hej! Jag håller på med ett arbete om framtida energikällor. Min tanke är att sätta magneter i hisschaktet och spolar på hissen så induktion sker då hissen rör sig. Min fråga är hur mycket elektrisk energi man kan få ut av detta.
/Vilma L, Pilängskolan, Lomma

Svar:
Vilma! I bästa fall kan du få tillbaka vad du sätter in.

Magneterna kommer mycket riktigt att inducera en ström i spolarna, men denna ström kommer att skapa ett magnetfält som är motriktat fältet hos de befintliga magneterna (Lenz lag, fråga 11791 ). Strömmen kommer alltså till priset av en motriktad kraft. Du måste alltså utföra mer arbete för att köra hissen. Detta extra arbete är minst lika med den energi du kan utvinna.
/Peter E

Nyckelord: energikällor [24]; induktion [13];

*

Elektricitet-Magnetism [20218]

Fråga:
Hej! Under en laboration mätte vi hur stor den inducerade strömstyrkan i en spole vid induktion m hjälp av amperemeter, stavmagnet och spole med järnkärna. En större strömstyrka uppmättes i spolen med 300 varv jämfört med spolen med 600 varv. Beror det på en större resistans i 600 varvs-spolen? Hur förklarar man för årskurs 8-elever vilken spole som inducerar högst spänning? Tack på förhand! Peter
/Peter O, Malmö Idrottsgrundskola, Malmö

Svar:
Jag förstår inte hur du kan sticka in en magnet i en spole med järnkärna.

Den inducerade spänningen är proportionell mot ändringen i magnetfältet och antalet varv i spolen. Strömmen beror av totala resistansen (R, spole och resten av kretsen) genom Ohms lag I =U/R. Det är alltså bättre att mäta spänningen med ett oscilloskop (se länk 1) eller en multimeter.

Att spänningen beror av ändringen i magnetfältet är helt enkelt ett experimentellt resultat (Faradays induktionslag, Faradays_lag ). Proportionaliteten mot antalet varv i spolen beror på att varje varv ger upphov till en spänning dU, så N varv ger en spänning på U=N*dU.
/Peter E

Nyckelord: induktion [13];

1 https://www.kth.se/social/upload/52532286f276545f5583decf/Lab 4.docx

*

Elektricitet-Magnetism [19708]

Fråga:
Hur fungerar en generaton, egentligen?
/abdulkarim h, vattudalskolan, strömsund

Svar:
En generator är en apparat som omvandlar mekaniskt arbete till elektrisk energi.

En enkel generator kan se ut som i nedanstående figur från länk 1. Ankaret (A) har en kopparspole (blå). När ankaret roterar i det konstanta magnetfältet (grönt) skapas det en elektrisk spänning (genom induktion, se fråga 15153 ) i spolen. Spänningen i sin tur skapar en ström som kan leda ut via en kollektor eller släpringar.

Se även länk 1 och 2.



/Peter E

Nyckelord: induktion [13];

1 http://www.classicmotor.se/artiklar/experten/20101018/hur-fungerar-en-generator
2 http://science.howstuffworks.com/electricity3.htm

*

Elektricitet-Magnetism [19386]

Fråga:
Frågan lyder: En bil kör med en hastighet på 90 km/h på en horisontell väg där det jordmagnetiska fältet är 52 µT och inklinationsvinkeln är 68 grader. Hur stor spänning induceras mellan ändarna på en 1,6 m lång axel i bilen?

Antar att jag ska använda e=lvB men detta gällar bara när vinkeln är 90 grader, funderar att anv trigonometri men det verkar inte bli rätt. svaret ska bli: 1,9 mV
/Julia H, Gimo

Svar:
Engelska Wikipedia definierar inklination som:

The inclination is given by an angle that can assume values between -90° (up) to 90° (down). In the northern hemisphere, the field points downwards. It is straight down at the North Magnetic Pole and rotates upwards as the latitude decreases until it is horizontal (0°) at the magnetic equator. It continues to rotate upwards until it is straight up at the South Magnetic Pole.

Nedanstående figur från länk 1 visar inklinationsvinkeln. I Earth's_magnetic_field#Inclination finns en världskartor med inklination och fältstyrka på olika platser.

Som det sägs i länk 2 är uttrycket för den inducerade spänningen

e = lvB*sin(i)

där i är inklinationsvinkeln. Vi får alltså

e = 1.6*(90/3.6)*52*10-6*sin(68) = 1.9 mV

Både axelns riktning och rörelsevektorn ligger i horisontalplanet. Det verksamma magnetfältet är alltså vinkelrätt mot detta, dvs vertikalkomponenten som är B*sin(i).



/Peter E

Nyckelord: induktion [13]; jordens magnetfält [20];

1 http://basaret.physto.se/Fysik_B/1112/Lektioner/Lektion13.pdf
2 https://www.flashback.org/t1545607

*

Elektricitet-Magnetism [19282]

Fråga:
Hur fungerar induktion?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej, jag har försökt förstå hur induktion fungerar men jag kan inte förstå hur en ledare kan "skapa" ström genom att förflytta sig igenom ett magnetfält. Är tacksam om jag får en bra förklaring.
/Johanna L

Svar:
Fysik bygger på observationer. I bästa fall kan dessa beskrivas med matematik. "Förstå" fysik kan man inte, men ett förhållandevis begränsat antal lagar beskriver det mesta ganska väl.

Maxwells fyra ekvationer tillsammans med Lorenz-kraften är tillräckligt för att härleda alla effekter i klassisk elektromagnetism, se 13822 , Maxwell's_equations och Lorentz_force .

Induktionslagen beskrivs av Maxwells ekvation nr 2 och säger att den inducerade spänningen är proportionell mot ändringen per tidsenhet hos det omslutna magnetfältet.

Vad gäller din fråga om en ledare som rör sig i ett magnetfält så kan du tänka så här. Ledaren innehåller fria laddningsbärare - elektroner med laddningen e. Elektronerna påverkas när den rör sig med hastigheten v av magnetfältet B med den magnetiska delen av Lorenz-kraften

F = e vxB.

Kraften är alltså riktad vinkelrätt mot B och v och förskjuter laddningarna i kraftens riktning. Det bildas ett överskott på laddningsbärare vilket skapar en spänning. Om kretsen är sluten får man då en ström.

Faradays skivgenerator

visar att man genom att övertolka Faradays induktionslag kan få orimliga resultat. Nedanstående bild är från Electromagnetic_induction#"Counterexamples"_to_Faraday's_law .

Faradays lag gäller för slutna kretsar med tunna ledare, men den kan skapa problem om den tillämpas i andra sammanhang.

Den ledande skivan roterar med vinkelhastigheten w. Radien sveps alltså genom det statiska magnetfältet B. Den magnetiska delen av Lorenz-kraften vxB skapar en ström i radiens riktning till kanten av den ledande plattan (radien är vinkelrät mot både v och B). Därifrån kompletteras kretsen genom kontaktdonet i nederkanten och rotationsaxeln. Denna konstruktion genererar en konstant spänning/ström även om kretsen, och därmed magnetfältet, är oförändrad i tiden.



/Peter E

Nyckelord: fysik, förståelse av [16]; Maxwells ekvationer [3]; induktion [13];

*

Elektricitet-Magnetism [19061]

Fråga:
Hej ni på frågelådan.

Jag hoppas att ni kan hjälpa mig reda ut min förvirring kring vad som är induktion och vad som inte är det.

Som jag har lärt mig uppstår en magnetisk kraft när en laddning rör sig med konstant hastighet i ett magnetiskt fält, detta enligt F=QvB. Om vi för en ledare vinkelrätt i ett magnetiskt fält kommer den magnetiska kraften göra att elektroner rör sig till ena änden av ledaren, och det uppstår en spänning. Den här strömmen av elektroner som rör sig p.g.a. den magnetiska kraften kallar vi induktionsström, och spänningen som uppstår kallar vi inducerad spänning.

Min förvirring uppstår när jag sedan läser att det för att induktion ska uppstå krävs att magnetfältet som ledaren rör sig genom ändras eller att ledarens rörelse ändras. Formeln är ju F=QvB, alltså v (hastighet) och inte a (acceleration). Är det inte induktion när spänningen uppstår vid konstant fart?
/Amanda W, KOMVUX, Lund

Svar:
Hej Amanda! Se definitionen av induktion i fråga 15153 .

Som du ser innebär induktion att magnetfältet ändras. Induktionslagen beskrivs kompakt av Maxwells andra ekvation, se fråga 13822 . Högerledet i ekvationen innehåller -dB/dt, dvs det fordras en ändring i magnetfältet B för att ge ett elektriskt fält E.

Det du beskriver är helt korrekt, men det är inte induktion utan Halleffekten:

Halleffekt är fenomenet att strömförande ledare i magnetfält får en potentialskillnad (Hallspänning) vinkelrätt mot strömriktningen. Effekten är uppkallad efter den amerikanske fysikern Edwin Hall, som upptäckte effekten 1879. Effekten orsakas av Lorentzkraften som verkar på laddningsbärare som rör sig i ett magnetiskt fält.

Hoppas du är lite mindre förvirrad nu !

Se vidare Halleffekt och Elektromagnetisk_induktion .
/Peter E

Nyckelord: induktion [13];

*

Elektricitet-Magnetism [18003]

Fråga:
Hej! När jag släpper en liten neodymmagnet i ett kopparrör så bromsas magnetens fall mot golvet. Magneten faller betydligt långsammare i röret jämfört med då jag släpper den fritt mot golvet utanför röret. Tacksam för en förklaring.
/Tommy Å, Malmö

Svar:
Tommy! Det beror på att magnetfältet från neodymmagneten inducerar virvelströmmar i kopparröret. Strömmarna i sin tur ger upphov till ett magnetfält som växelverkar med magneten. Enligt Lenz lag har det av strömmarna inducerade magnetfältet en riktning så att det motverkar rörelsen. Det är alltså detta som bromsar upp det fria fallet. Det är samma effekt som man har i en elektrisk generator: om man drar ström ut ur generatorn genereras ett "motfält" som bromsar rotorn. Man får alltså betala för den av generatorn utvecklade effekten med ett ökat mekaniskt motstånd.

Se en trevlig demonstration nedan:

Observera att röret måste vara elektriskt ledande för att virvelströmmar skall kunna uppstå. Röret får inte heller vara av ett ferromagnetiskt material (t.ex. järn), för då skulle magneten fastna i röret.

Se vidare Lenz's_law
/Peter E

Nyckelord: magnetism [45]; induktion [13];

*

Elektricitet-Magnetism [15614]

Fråga:
Hej Jag heter sandra ottosson och läser fysik B på gymnasiet. Vi gjorde en undersökning idag om induktans. Vi beräknade induktansen till 53kH (henry). När vi sedan utnyttjade spolens mätbara geometriska egenskaper uppskattades induktansen till 0,2mH. Vad kan denna enorma skillnad bero på?

Jag misstänker att ett av svaren är "fel" men endå rätt. dvs. Jag har ju räknat ut induktansen på två olika sätt men endå fått en så stor skillnad.

Jag hoppas att ni förstår frågan och att ni kanske kan hjälpa mig?

Jag undrar även hur man bäst förklarar för någon som inte förstår vad självinduktion och induktans är för något. Hur man definierar dessa begrepp?

Jag skulle även vilja fördjupa mina kunskaper om inducerad elektromotorisk spänning för jag förstår inte riktigt det efter att min lärare har försökt förklara för mig. (jag vill lixom inte fråga för många gånger heller)

Jag hoppas att ni kan hjälpa mig med dessa tre frågor och jag ser fram emot ett svar =)
/sandra o, Haganässkolan, Älmhult

Svar:
Hej Sandra! Du har inte talat om hur spolen ser ut, så jag kan inte säga exakt vad induktansen bör vara. Jag misstänker emellertid att du glömt bort inflytandet från järnkärnan som antagligen finns i spolen. Uttrycket för induktansen ges under länk 1 där du kan skriva in spolens mått och direkt få ett värde på induktansen, se figuren nedan.

Induktansen L ges alltså av

L = mr*m0*N2*A/l

där symbolerna definieras i figuren nedan. Vi får alltså

L = mr*4*p*10-7*N2*A/l

Med måtten i nedanstående figur blir induktansen (använd alltid endast SI enheter!):

L = 200*4*p*10-7*2002*0.012*p/0.10 = 0.03158 H = 32 mH

Jag misstänker alltså att du glömt den relativa premeabiliteten för järnkärnan. Detta ger en faktor c:a 200, så dina 0.2 mH blir 40 mH, vilket är mycket rimligare. Din mätning gav 53 kH, men det verkar vara ett alldeles för stort värde. Är du säker på att det inte blir 53 mH? Det skulle i så fall stämma utmärkt med uppskattningen ovan.

Relativa permeabiliteten för ett antal ämnen finns här: Permeability_(electromagnetism) .

Hör gärna av dig och berätta om du blev nått klokare!



/Peter E

Nyckelord: induktans [6]; induktion [13];

1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electric/indsol.html

*

Elektricitet-Magnetism [15153]

Fråga:
Hej! Jag har några frågor angående induktion och elektricitet osv. Då man kopplar ihop två spolar, sätter en mätare i den ena, och en järnkärna i den andra. Vid spolen med järnkärnan låter man sedan en magnet rotera, då uppstår ström. Hur kommer det sig? Vad händer då magneten roterar, och hur kommer strömmen in i spolen?

En annan fråga jag har, är om växelström. Vad menas exakt med växelström, att den ändrar riktning hela tiden? Vadå för riktning? I ledaren? Hur kommer den isåfall framåt?

Och så en sista grej. En transformator används ju i våra ledningar för att kunna transportera strömmen längra sträckor. Men hur fungerar den i DETALJ. Vad exakt är det som händer? Hur kan det bildas ström i sekundärspolen osv.??

Är jättetacksam för svar!
/christin f

Svar:
Induktion innebär att en elektrisk spänning alstras (induceras) i en elektrisk ledare om ett magnetfält i dess närhet varierar. Den elektriska spänningen orsakar en ström i ledaren. (Elektromagnetisk_induktion )

Induktion nyttjas i exempelvis induktionshällar (fråga 5019 ), mikrofoner (Mikrofon ) och i elektriska generatorer (Generator ).

Bilden nedan visar Faradays uppställning (Faraday's_law_of_induction ). Batteriet (längst till höger) ger en ström som går igenom den lilla spolen (A). Strömmen skapar ett magnetfält i spolen. Om spolarna står stilla händer ingenting, men om man rör den lilla spolen in och ut ur den stora spolen (B), så ändras magnetfältet i den stora spolen och en ström induceras i kretsen kopplad till spole B. Strömmen detekteras med en galvanometer (G).

Här är några demonstrationer av induktion:

Växelström växlar hela tiden riktning i ledningen. För många apparater har riktningen ingen betydelse (t.ex. glödlampa, värmeelement). För andra apparater (t.ex. en dator) måste man likrikta och göra spänningen konstant. Observera att medelströmmen vid sinusformad växelström är 1/sqrt(2) av toppvärdet.

Man använder en transformator för att få en hög spänning som ger mindre resistansförluster. Den transporterade effekten är

P = U*I dvs I = P/U

Resistansförlusterna om ledningens resistans är r blir

Pr = r*I2 = r*(P/U)2

För givet P och r minskar alltså resistansförlusterna med ökande U.

Stömmen i sekundärspolen genereras av det varierande magnetfältet som leds till sekundärspolen av en järnkärna.



/Peter E

Nyckelord: resistansförluster [2]; magnetism [45]; induktion [13];

1 http://www.school-for-champions.com/science/electrical_generation.htm
2 http://www.school-for-champions.com/science/electromagnetism.htm

*

Elektricitet-Magnetism [13767]

Fråga:
Jag undrar över induktionshällar. Enligt tidigare fråga finns en spole under hällen som producerar ett högfrekvent magnetfält. Hur ser strålningen ut för den "stackars kocken" som är orolig för strålningen från sin mobiltelefon.

Skickade samma fråga till SSI som gav ett första svar som ingen av mina kolleger förstod. Tyvärr återkom de ej heller med en utlovad rapport.
/Bengt J, KomvuxKronborg, Malmö

Svar:
Jag vet inte mer än vad som står i nedanstående frågor. Jag tror inte magnetfältet når ut till den stackars kocken, speciellt om grytan står på. Då "äts" det mesta magnetfältet upp av järnet i grytan.
/Peter E

Se även fråga 12382 och fråga 5019

Nyckelord: induktion [13];

*

Elektricitet-Magnetism [11791]

Fråga:
Lenz lag
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
En strömledare i ett magnetfält påverkas av en magnetisk kraft. När det gäller riktningen på kraften finns den sk FBI-regeln, även kallad högerhandsregeln. Man kan även resonera sig fram genom att se på vilken sida av ledaren som det blir ett försvagat magnetfält. Kraften är alltid riktad mot det försvagade magnetfältet. Vad är det som gör att den magnetiska kraften får den riktning som det får? Går det att förklara?
/Jan G, Vätternskolan, Motala

Svar:
Induktion är fenomenet att det uppstår en elektrisk ström i en strömslinga som utsätts för ett föränderligt magnetfält. Effekten upptäcktes av Michael Faraday på 1830-talet. Se Electromagnetic_induction .

"Förklara" är kanske inte ett bra ord för vad fysiken sysslar med. "Beskriva" är bättre. Den klassiska sammanfattningen av elektromagnetismen är Maxwells ekvationer (se fråga 13822 ). Magnetfältets riktning kan härledas ur dessa. Annars är väl Lenz lag en bra sammanfattning (från svenska Wikipedia):

Lenz lag innebär att en inducerad spänning i en sluten krets ger upphov till en inducerad ström med sådan riktning att orsaken till induktionen motverkas. En inducerad ström har alltså alltid sådan riktning att orsaken till dess uppkomst motverkas.
Man kan lätt se att om strömmen i stället hade en riktning som förstärker ändringen så får man ett absurt resultat: förstärkningen ger upphov till ytterligare en förstärkning osv i oändlighet. Eftersom magnetfält innehåller energi är Lenz lag i någon mening en generalisering av lagen om energins bevarande.

Maxwells ekvationer finns på bilden i fråga 13822 . Det är minustecknet i den andra ekvationen som säger att det inducerade fältet E är motriktat ändringen i magnetfältet B.

Se vidare Lenz's_law och videon under länk 1 som visar hur effektiv Lenz lag är för att bromsa metaller i vilka virvelströmmar induceras.

Observera att beskrivningen till videon är felaktig. Den korrekta förklaringen är: När plattan faller i ett magnetfält induceras strömmar. Dessa strömmar ger upphov till motriktade magnetfält som bromsar plattans fall. Plattan behöver alltså inte vara ferromagnetisk. Det räcker att den är en bra elektrisk ledare. I själva verket kan plattan inte vara ferromagnetisk - den skulle omedelbart ha flugit in i MRI-maskinen!
/KS/lpe

Nyckelord: induktion [13];

1 http://www.youtube.com/watch?v=fxC-AEC0ROk

*

Elektricitet-Magnetism [5019]

Fråga:
Jag har en f.d. kock i min fysik B på basåret. Han har använt en induktionsspis. Den ser enligt honom ut som en "vanlig" spis med keramikhäll. Kastrullen kan möjligen vara lite mer tjockbottnad än en vanlig kastrull. När man tar av kastrullen efter kokning är "plattan" ej varm. Hur fungerar en sådan induktionsspis?
/Jan-Erik E, Komvux, Östersund

Svar:
Under ytan finns en stor spole genom vilken man skickar en högfrekvent växelström. Då alstras ett högfrekvent magnetfält. Placerar man en metall i detta fält induceras virvelströmmar i denna metall, och genom ohmska förluster värms metallen upp. Nu har expertis meddelat oss att det måste finnas en järnplatta i kastrullen. Det innebär att det inte bara är induktion som är inblandad, utan också det man i transformatorsammanhang kallar järnförluster. Det kan också vara så att järnet hjälper till att koncentrera magnetfältet till kastrullen. Enligt vår sagesman förekommer induktionsspisar knappast i hemmen, det är proffsutrustning.

Se vidare länk 1 och 2, Induktionshäll och Induction_cooker .
/KS/lpe

Nyckelord: *vardagsfysik [60]; induktion [13];

1 http://home.howstuffworks.com/induction-cooktops.htm
2 http://www.explainthatstuff.com/induction-cooktops.html

*

Elektricitet-Magnetism [977]

Fråga:
Jag har två frågor.

1. Eleverna frågar ibland varför ljusstrålen bryts när den går från luft till glas, till exempel. Jag säger att ljusstrålen väljer den snabbaste vägen, men då frågar de förstås varför den inte går rakt fram istället och då säger jag att det beror på hur molekylerna är ordnade i glas. Jag vet dock inte om det är riktigt sant. Finns det någon bättre bild att ge 14-åringarna?

2. Finns det något bra sätt att förklara vad induktion egentligen beror på?
/Kerstin H, Skarpängsskolan, Täby

Svar:
1. Ett sätt att beskriva det på är som Du säger att säga att ljuset väljer den väg som går snabbast men då måste man också tala om att ljuset går långsammare inne i glaset.

Man kan jämföra med att springa orientering. Ska man springa till en skärm en bit in i skogen är det fördelaktigt att springa en längre sträcka på det öppna fältet där man kan springa fort.

Man kan naturligtvis använda en vågbeskrivning men det är nog för abstrakt för 14-åringar. Det viktiga är att man talar om att brytningen sker därför att ljusets utbredningshastighet är lägre inne i glaset. Det tror jag de flesta accepterar.

2. Induktion gör att spänning uppkommer i en ledare som förs genom ett magnetfält. Det viktigaste är nog att visa och beskriva fenomenet. Om man använder ordet "förklara" så kommer nog många elever att ha förväntningar som inte uppfylls. Det enda man bör säga är att elektronerna inne i ledaren påverkas av en kraft när de rör sig genom magnetfältet.

Råd till lärare: Beskriv och illustrera mer och "förklara" mindre!
/GO

Nyckelord: induktion [13]; fysik, förståelse av [16];

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7168 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-07-06 14:08:20.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.