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.

11 frågor/svar hittade

Elektricitet-Magnetism [19831]

Fråga:
Hur kan man mätta vilken metal som leder bäst? Vi Ska planera ett experiment , vi ska lista ut vilken metal leder bäst.hur kan jag komma på ett experiment? Förslag?
/Ned M, Ekenäs, Eslöv

Svar:
Hej Ned! Måttet på ledningsförmåga kallas resistivitet.

Resistivitet är en elektrisk materialegenskap. Elektriska ledare med hög ledningsförmåga har låg resistivitet och elektriska isolatorer har hög resistivitet. Resistivitet brukar betecknas med den grekiska bokstaven r (rho) och är multiplikativ invers till konduktivitet.

Sambandet mellan en tråds resistans R och materialets resistivitet r ges av

R = rL/A

där A är dess tvärsnittsarea och L dess längd. Resistiviten r har SI-enheten Ωm (ohm·meter). Se vidare Resistivitet .

Resistansen är normalt lätt att mäta - man kan helt enkelt mäta den med en multimeter som mäter ström, spänning eller resistans. Att bestämma de geometriska faktorerna, speciellt tvärsnittsytan A är emellertid inte trivialt. Om man har tillgång till trådar med samma A och L är det emellertid lätt av bestämma vilken som leder bäst.

Se även fråga 12826 .
/Peter E

Nyckelord: resistans [11];

1 https://www.academia.edu/2719392/Electrical_conductivity_and_resistivity

*

Elektricitet-Magnetism [19693]

Fråga:
Hej, jag har en fråga i min fysikbok som jag inte förstår. Den lyder såhär: "Vad tror du att det är för skillnad på konstruktionen hos en lampa som lyser jättestarkt jämfört med en som lyser svagt? Vi förutsätter att lamporna kopplas till samma spänning." Jag trodde att en lampa med högre resistans gav ett starkare sken pga att det utvecklas mer värme då. Men facit till uppgiften säger tvärtom. Varför är det så?
/Filippa B, Sofiaskolan, Sollentuna

Svar:
Den utvecklade effekten är

P = U*I

där U är spänningen och I är strömmen. Med hjälp av Ohms lag

U = R*I

där R är resistansen, kan du eliminera den okända strömmen:

P = U*(U/R) = U2/R

För konstant U kan du se att P är stort när R är litet och tvärtom.
/Peter E

Nyckelord: resistans [11];

*

Elektricitet-Magnetism [19523]

Fråga:
I bostäder använder vi lampor med olika watt-tal. Det finns tex lampor på 25W och 60W. En 60W-lampa lyser starkare eftersom det går starkare ström genom den än 25w- lampa. Vad är det för skillnad mellan de båda lampornas glödtrådar?
/Linnea D, djäkneskolan, skara

Svar:
Om spänningen över lampan är U blir effekten

P = U2/R = U*I

där R är glödtrådens resistans när lampan är tänd och I är strömmen. (Observera att glödtrådens resistans är mycket mindre vid rumstemperatur.)

Det är alltså resistansen som bestämmer wattalet. Låg resistans ger en hög ström och därmed hög utvecklad effekt.

Resistansen beror av glödtrådens längd, tvärsnittsyta och vilket material den är gjord av (bestämmer resistiviteten), se länk 1.
/Peter E

Nyckelord: glödlampa [18]; resistans [11];

1 http://dev.physicslab.org/Document.aspx?doctype=3&filename=DCcircuits_Filaments.xml

*

Elektricitet-Magnetism [19430]

Fråga:
Vad gör vissa ämnen supraledande?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej, jag undrar vad som gör vissa ämnen supraledande? Måste det finnas en halvmetall med? Och varför blir ämnen bara supraledande vid låga temperaturer? Tacksam för svar!
/Johanna L

Svar:
Wikipedia (Supraledare ) definierar supraledning:

Supraledning är ett fenomen i fasta tillståndets fysik som uppträder under en viss kritisk temperatur (ofta betecknad Tc) i vissa material. Ett supraledande material karakteriseras av sin oändligt stora elektriska ledningsförmåga och av att det inte kan innehålla något magnetiskt fält i innandömet (Meissnereffekten). Fenomenet förklaras teoretiskt av att elektronerna vid tillräckligt låga temperaturer parar ihop sig till Cooper-par.

Supraledning finns vid tillräckligt låga temperaturer hos vissa metaller och även keramiska ämnen. Det finns ämnen som är supraledande vid så hög temperatur att man kan använda billigt och lättillgängligt flytande kväve som kylmedel (kokpunkt 77 K).

Supraledning är ganska komplext och det finns olika förklaringar och fenomenet är inte helt förstått, speciellt när det gäller högtemperatursupraledare. Den klassiska förklaringen är BCS-teorin (se BCS_theory ).

I en vanlig ledare (typiskt en metall) sker laddningstransporten med fria elektroner, se fråga 9549 . Elektronerna kolliderar med atomerna i gittret och i en del av dessa kollisioner förlorar elektronen energi som värmer upp ledaren. Denna uppvärmning av ledaren är oftast oönskad eftersom den innebär en energiförlust (ledningsresistans).

I vissa ledare vid låg temperatur slår sig elektronerna ihop två och två med motsatt spinn (+1/2.-1/2). Man får då vad man kallar ett Cooper-par med spinnet 0. Dessa Cooper-par leder strömmen i stället för fria elektroner. På grund av kvantmekaniken är den emellertid två avgörande skillnader:

1 Eftersom ett Cooper-par har heltaligt spinn (0) är de bosoner och behöver till skillnad från fermioner (halvtaligt spinn) inte lyda pauliprincipen, se fråga 18298 . Alla Cooper-par kan då befinna sig i det lägsta tillståndet, grundtillståndet. Detta kallas Bose-Einstein-kondensat, se fråga 1136 .

2 Energin i grundtillståndet är för liten för att Cooper-paren skall kunna växelverka med gittret. Detta betyder att kollisioner blir "förbjudna" och Cooper-paren kan röra sig obehindrat, det vill säga att resistansen är noll.

I figuren nedan visas resistiviteten (grön kurva) som funktion av temperaturen. Man ser att resistiviteten är exakt noll för temperaturer mindre än Tc. Den blå kurvan visar specifik värmekapacitet. Man ser att även denna påverkas vid fasövergången T=Tc.

Se även Superconductivity .



/Peter E

Nyckelord: supraledning [7]; pauliprincipen [10]; resistans [11]; specifik värmekapacitet [21]; Bose-Einstein-kondensat [6];

*

Elektricitet-Magnetism [18851]

Fråga:
Seriekoppling av glödlampor
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Vi labbade med eleverna seriekoppling och parallellkoppling av lampor.

Enligt teorin skall strömstyrkan för seriekoppling minska till hälften om man byter från en lampa till två lampor, bli en tredjedel om man har tre lampor och så vidare..men i praktiken blir inte resultatet det! Strömtyrkan minskade nog men mindre än det teoretiska. Tänker man sig att sladdarnas resistans påverkar oxå så borde ju strömstyrkan minska mer än det teoretiska.
/Svante K, Finland

Svar:
Svante! Din teori gäller bara om resistansen hos lamporna är konstant, dvs samma när de är tända som när de är släckta. Ledningarna bör normalt ha så litet motstånd att de inte påverkar spänningen.

Om du mäter resistansen för en släckt lampa med en ohmmeter så finner du att resistansen är c:a 40 ohm. För en 40 W lampa ansluten till 230 V blir resistansen

R = U2/P = 2302/40 = 1300 ohm.

Anledningen är helt enkelt att resistansen hos glödtråden ökar med temperaturen. Ju varmare glödtråd desto högre resistans. När man tänder lampan får man under en mycket kort stund mycket hög ström. Effekten i en kall glödtråd blir

P = U2/R = 2302/40 = 1300 W

På en bråkdel av en sekund stiger temperaturen och motståndet tills ett jämviktsläge med effekten 40 W inställer sig.

Strömmen blir enligt Ohms lag

I = U/R = 230/1300 = 0.18 A.

Vad händer om man seriekopplar två lampor? Om resistansen vore densamma skulle vi få strömmen

I = U/(2R)

Men eftersom strömmen är mindre blir även uppvämningen mindre. Du får då en lägre resistans än 2R, så strömmen blir mer än hälften av värdet med en lampa. Detta är precis vad du observerade.

Lägg märke till att lampor uppför sig helt annorlunda än resistorer! Resistorer har konstant resistans eftersom man normalt inte låter strömmen bli så hög att de värms upp.
/Peter E

Nyckelord: glödlampa [18]; *vardagsfysik [60]; serie- och parallellkoppling [13]; resistans [11];

*

Elektricitet-Magnetism [17010]

Fråga:
Hej! Vi är tre grabbar som gör projektarbete i fysik där vi ska göra en högtalare och alla dess komponenter.

Egentligen är min fråga rent teoretisk, vi undrar om det möjligen finns ett samband mellan spänningen/strömmen som skapas i spolen och de(n) frekvens(er)som kan skapas av membranet.

Vi har själva försökt att hitta ett samband på detta sätt: U=Spänning I=Ström Z=Impedans C=Kapacitans f=frekvens

1. U=Z*I --> Z=U/I 2. Z=1/(2*pi*f*C)

Dessa två ekvationer slår vi ihop och får ut frekvensen i denna formel: f=I/(2*pi*f*C)

Vår fråga är helt enkelt: Är vår formel möjlig, eller finns det någon annan formel som kan ett samband mellan spolens spänning/ström och frekvensen?

Mvh//Sepehr,Max och Wille
/Sepehr Y, Kärrtorps gymnasium, Stockholm

Svar:
Sepehr, Max och Wille! Jag tror ni har missuppfattat en del. Låt oss börja från början.

Ohms lag ger ett samband mellan ström och spänning för likström:

U = R*I

Proportionalitetskonstanten R kallas resistans. Resistansen beror av materialet. Vissa material (metaller) har liten resistans och vissa (isolatorer) har hög resistans, se fråga 4267 .

Om man i stället har växelström med frekvensen f = w/2p där w är vinkelfrekvensen (i radianer/sekund) blir det lite mer komplicerat. Om kretsen förutom en spänningskälla innehåller motstånd (R), kondensatorer (kapacitans C) och spolar (induktans L), så måste man ta hänsyn till att spänningen i en kondensator ligger efter strömmen och i en spole ligger före strömmen. Detta hanterar man med att införa en komplex (innehåller i) resistans som kallas impedans (betecknas vanligen Z i stället för R), se j-omega-metoden .

Ett alternativ till den komplexa metoden är att använda visardiagram, se nedanstående bild från Reaktans . Om man har både induktans och kapacitans börjar man med att räkna ut den resulterande reaktansen (induktans + kapacitans, se fråga 12160 ). Denna vektor (som pekar uppåt eller neråt i diagrammet) sammansätts sedan med resistansen (som pekar åt höger) för att ge en total impedans för kretsen. Vinkeln mellan impedansvektorn och x-axeln kallas fasförskjutning q.

Effektutvecklingen i kretsen blir

P = Ue*Ie*cos(q)

där Ue och Ie är effektivvärden.

Detta är ganska komplext (i dubbel mening), men för ert projekt räcker det att ni förstår att högtalaren innehåller en spole, så "motståndet" i er krets kommer att vara frekvensberoende. Detta är en del i den "respons-kurva" (ljudvolym/volt input) som funktion av frekvensen. Respons-kurvan innefattar inte bara den elektriska impedansen utan även hur effektivt ljudet genereras. Det finns mycket omfattande dokumentation om detta i Loudspeaker .

Lägg emellertid märke till att frekvensen w inte är något som kretsen skapar, den kommer från spänningen från förstärkaren med vilken ni driver högtalaren.



/Peter E

Nyckelord: impedans [3]; induktans [6]; resistans [11];

*

Elektricitet-Magnetism [15837]

Fråga:
Jag har lärt mig att P=U*I och att U=R*I men hur kan man med dessa formler få fram

1/R=1/R1 + 1/R2 + 1/R3 ?

Förklara gärna , min lärare kan inte ..
/Lisa S

Svar:
Det första sambandet ger inget, men du kan härleda uttrycket från Ohms lag (U=R*I) och Kirchhoffs lag (summan av inkommande strömmar i varje punkt är lika med summan av utgående strömmar*). Vi har två parallellkopplade motstånd 1 och 2. Totala strömmen genom kretsen är då enligt Kirchhoffs strömlag

I = I1 + I2 = U/R1 + U/R2 = U(1/R1 + 1/R2) = U/R

Alltså ges den resulterande resistansen av

1/R = 1/R1 + 1/R2

För seriekopplade motstånd får man eftersom strömmen genom båda är lika:

U = I*R1 + I*R2 = I(R1+R2) och

R = U/I = R1 + R2

____________________________________________________________
* Laddningen i varje punkt måste bevaras, dvs vad som går in måste komma ut.

Se vidare Ohm's_law och Kirchhoff's_circuit_laws .

Nedan visas strömmen som funktion av spänningen med konstant resistans, hög resistans till vänster och låg till höger.



/Peter E

Nyckelord: resistans [11]; serie- och parallellkoppling [13];

*

Elektricitet-Magnetism [13729]

Fråga:
Jag har två glödlampor, ett batteri och sladdar. jag ska rita ett kopplingsschema som visar, hur man ska koppla för att få båda lamporna att lysa svagt och ett som visar så att båda lyser starkt. hur gör jag? visa mig!
/viktor e, rudenschöldskolan, lidköping

Svar:
Figuren nedan visar hur man kopplar två motstånd i serie och parallellt. Motstånden är de fyrkantiga komponenterna. Om motstånden har resistanserna R1 och R2 ges det resulterande motståndet R av:

Seriekoppling: Rs = R1 + R2

Parallellkoppling: 1/Rp = 1/R1 + 1/R2

Vid seriekoppling flyter samma ström genom motstånden. Man får då (Ohms lag U=R*I) ett spänningsfall över motstånden och ledningen mellan motstånden har en potential som är skild både från batteriets pluspol och dess minuspol.

Vid parallellkoppling delar strömmen upp sig mellan de olika vägarna, och det kan flyta olika mycket ström genom motstånden: motståndet med lägst resistans får högst ström. Om strömmen genom batteriet är i och strömmen genom R1 och R2 är i1 resp. i2 gäller enligt Kirchhoffs 1:a lag att

i = i1 + i2

Om inte detta villkor är uppfyllt, skulle vi få en ansamling av laddning i en ledning. Detta är omöjligt eftersom ledningen inte har någon resistans.

I ditt fall är motstånden glödlampor. I fallet parallellkoppling får båda lamporna full batterispänning och lyser starkt. I fallet seriekoppling delar lamporna på batterispänningen och lyser svagt.



/Peter E

Se även fråga 13307

Nyckelord: serie- och parallellkoppling [13]; resistans [11];

1 http://faktabanken.nu/motkopp.htm

*

Elektricitet-Magnetism [12826]

Fråga:
Vad är en resistans?
/rikard f, kvickentorps, farsta

Svar:
Rikard! Ordet resistans betyder motstånd, och används inom fysiken för att beskriva "förmågan (hos visst föremål eller ämne) att minska genomflöde av elektrisk ström, som beror på materialets egenskaper näml. av den relativa svårigheten för dess elektroner att förflytta sig" (enligt Nationalencyklopedins ordbok). En resistans är något som ger motstånd.

Det finns ett enkelt samband mellan elektrisk likspänning U, resistansen R och strömmen I som kallas Ohms lag: U=R*I. Enheten för resistans heter ohm och betecknas med den grekiska bokstaven stora Omega (W). Ohms lag säger att spänningen är proportionell mot strömstyrkan med proportionalitetskonstanten R (resistans).

Resistans hos t.ex. en tråd beror dels på trådens tvärsnittsarea, på dess längd, hur många fria elektroner det finns och hur lättrörliga dessa är. De senare två ingår i begrepper resistivitet som är en elektrisk materialegenskap. Bra elektriska ledare har låg resistivitet och bra isolatorer har hög resistivitet, se resistivitet .

Koppar är ett exempel på en god ledare (låg resistivitet), kromnickel är, för en metall, en dålig ledare. Det beror till en del att kromnickel är en legering (blandning av olika metaller) så den bildar ett mer oregelbundet gitter **.

Från Wikipedia, Kromnickel#Syrafast_stål :

Kromnickel är ett rosttrögt stål bestående av 65 % nickel, 20 % järn och 15 % krom. Denna legering kan användas till elektrisk motståndstråd med resistivitet 1,05 ohm⋅mm2⋅m−1 * för tillverkning av bland annat element för värmeapparater och resistorer.

Du kan läsa mer om resistans i någon fysikbok, i t.ex. resistans eller Resistans . ________________________________________________________________
* Detta är 50-100 gånger större resistivitet än koppar och silver.

** Från länk 1:
Resistance is due to scattering of conduction electrons. A metallic crystal can be viewed simplistically as a periodic array of ions with a cloud of delocalised conduction elections. The electrons do not scatter of the ions themselves because the crystal is periodic. There are two significant causes of scattering:

1. scattering off vibrations of the atomic lattice (phonons). This contribution to the resistivity is proportional to temperature.

2. scattering off defects in the crystal. At low temperature, this is the cause of a finite 'residual resistivity'.

The two terms add linearly Rtotal = R1(T) + R2

Cold working a metal will introduce defects and thus lead to an increase in R2. Conversely, annealling the metal at high temperature will remove defects and reduce the residual resistivity.
/Margareta H/Peter E

Nyckelord: resistans [11];

1 http://wiki.answers.com/Q/Why_electrical_resistivity_of_metals_alloys_increases_with_degree_of_cold_working

*

Elektricitet-Magnetism [4730]

Fråga:
Går det åt mera ström om man tänder och släcker en glödlampa ofta?
/Ingvar P, Katedralskolan, Uppsala

Svar:
Det beror på hur du menar. Medeleffekten när lampan är tänd blir faktiskt lite högre. Just när man slår på lampan drar den mycket mera ström än vanligt. En 60 W drar hela 800 W de första ögonblicken. Glödtrådens resistans beror nämligen på temperaturen. Vid rumstemperatur är den mindre än en tiondel av resistansen när den glöder.

Mät resistansen hos en glödlampa med en ohmmeter. Räkna ut effekten. Förklara varför den uträknade effekten inte stämmer med lampans märkeffekt.

Ovanstående är förklaringen till att lampor ofta går sönder precis när de tänds. Den snabba uppvärmningen orsakar mekaniska spänningar (termisk materialutmattning) i glödtråden, vilket kan orsaka att den går sönder.

Kommentar om motstånd och glödlampor:

Ett elektriskt motstånd har normalt inte så hög ström att det värms upp särskilt mycket. Resistansen är därför konstant, och strömmen ges av

I = U/R

där U är spänningen och R resistansen.

Den utvecklade effekten P ges av

P = U*I = U2/R

En glödlampa eller ett elektriskt värmeelement, däremot, värms upp till över tusen grader vilket gör att resistansen ökar väsentligt. Strömmen minskar då och temperaturen stabiliseras till ett värde så att det är balans mellan den utstrålade effekten och värmeutvecklingen i glödtråden. Denna effekt är märkeffekten för den aktuella spänningen.

I metaller leds strömmen av fria elektroner. Om temperaturen ökar "vibrerar" atomerna mer vilket hindrar elektronernas rörelse. Detta är skälet till att resistansen ökar med ökande temperatur för nästan alla metaller. (Electrical_resistivity_and_conductivity#Metals )
/KS/lpe

Nyckelord: glödlampa [18]; resistans [11];

*

Elektricitet-Magnetism [4267]

Fråga:
Ledare och isolatorer
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Varför leder guld och platina elektrisk ström bättre än kromnickeltråd? Varför leder vissa material inte ström alls?
/Angelina B, Färsinga skolan, Bjärsjölagård

Svar:
Man brukar tala om två olika energiband för elektronerna: valensbandet och ledningsbandet. Elektronerna i valensbandet kan inte leda ström - de är låsta till en viss atom. Elektronerna i ledningsbandet kan emellertid röra sig fritt i materialet, och kan därför leda ström.

Ledningsbandet ligger över valensbandet, se nedanstående figur från Wikimedia Commons. Den streckade linjen visar vad man kallar för ferminivån som är den energi som de mest energetiska elektronerna har. Upp till ferminivån är alltså tillstånden fyllda, ovanför densamma är de tomma.

Ligger ledningsbandet mycket över valensbandet har vi en isolator (stort bandgap, till höger i figuren). Ligger det bara lite över, kan elektroner från valensbandet hoppa upp till ledningsbandet av värmerörelser (mitten av figuren). Vi har en halvledare. Överlappar de båda banden (till vänster i figuren) har vi en metall. Överlappar de lite är metallen dålig ledare. Överlappar de mycket är det en god ledare. Det här är naturligtvis en ytlig förklaring, men för att tränga längre in i det, behöver man goda kunskaper i matematik och kvantfysik.

Några exempel:
Isolator: Diamant, svavel
Halvledare: Kisel, germanium
Dålig metallisk ledare: Bly, vismut, grafit, kromnickel
God metallisk ledare: Silver, koppar, guld, aluminium

Se vidare länk 1, 2, Electrical_conductivity , Electrical_conduction och Conduction_band .



/Peter E

Nyckelord: resistans [11];

1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electric/conins.html
2 http://science.howstuffworks.com/electricity1.htm

*

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
.