Svar:
Det är svårt att svara på. Från spänningen över röret borde man kunna beräkna energin (och därmed hastigheten) hos de accelererade elektronerna (av storleksordningen 100 eV), men gastrycket är inte försumbart (länk 1) så elektronerna saktas ner genom kollisioner. Det är ju dessa kollisioner som ger upphov till UV-ljus som genom fluorescens (fråga [2439]) ger upphov till det synliga ljuset.

UV-ljuset (från kvicksilver) har våglängden 254 nm. Omräknat till energi i eV är detta

E = hc/(le) = 6.610^-34310⁸/(25410^-91.610^-19) = 4.9 eV

Elektronerna måste alltså ha minst 4.9 eV rörelseenergi. Vi kan räkna ut hastigheten från rörelseenergin med hjälp av det klassiska uttrycket

mv²/2 = 4.91.610^-19 = 7.810^-19 J

Hastigheten blir då 0.004c eller 0.4% av ljushastigheten.

Se vidare länk 1, 2 och Fluorescent_lamp.
/Peter E 2014-09-18

Svar:
I fysik kan man inte besvara varför-frågor: naturen är helt enkelt så! I bästa fall kan man beskriva ett fysikaliskt fenomen på olika sätt eller se likheter med andra fenomen. I allmänhet använder man matematik för detta.

Kvantmekanik (se fråga [14754]) beskriver atomära och subatomära system. Kvantmekanikens förutsägelser vad gäller observerbara storheter utomordentligt exakta, men en djupare tolkning av teorin saknas fortfarande. Einstein kritiserade kvantmekaniken (trots att han var en av upphovsmännen) framför allt för att den är ofullständig. Speciellt att den endast kan förutsäga statistiska storheter: om en atom kan sönderfalla på två sätt kan man bara förutsäga sannolikheten till varje tillstånd - inte vilken väg en individuell atom skall sönderfalla.

Här är den välkände fysikern Richard Feynman när han försöker (och misslyckas) förklara magnetism:



Lika magnetiska poler stöter bort varandra och olika poler attraherar varandra. Ett sätt att uttrycka detta är att magneterna strävar efter minimal energi. Detta är likt (men lite annorlunda) att en boll du håller i handen har en potentiell energi som kan omvandlas till rörelseenergi om du släpper den. Men, som sagt, det är ingen förklaring, bara en alternativ beskrivning av vad som sker.

Se vidare fråga [14849], [15625] och [13877].
/Peter E 2015-01-12

Svar:
I länk 1 beskrivs tre sätt att göra en stålstav magnetisk: gnida staven med en permanentmagnget, med spole och batteri och med mekanisk påverkan i det jordmagnetiska fältet. Alla dessa metoder ger ganska svaga magneter.

Det lättaste är nog den första metoden. Man behöver bara en permanentmagnet (så stark som möjligt).

1 Testa att din stålstav påverkas av magneten. Om den inte gör det går den inte att magnetisera.

2 Håll den ena polen (t.ex. S) hos permanentmagneten mitt på stålstaven och dra den utåt kortändan (se nedanstående bild från WikiHow, länk 1).

3 Vänd stålstaven och upprepa processen med den andra polen (N).

Repetera punkt 2 och 3 ett antal gånger.

Denna procedur bör fungera om man vill magnetisera t.ex. en skruvmejsel så att skruvarna fastnar på den. Magnetiseringen förstörs av stötar, så man kan behöva upprepa processen då och då.

För att tillverka starka permanentmagneter krävs lite mer. Den ferromagnetiska metallen upphettas till över curietemperaturen (vid vilken metallens ferromagnetiska egenskaper försvinner, se Curietemperaturen). Metallbiten utsätts för ett magnetfält (så starkt som möjligt). Temperaturen sänks till under curietemperaturen varvid de upplinjerade magnetiska domänerna fryses.

Se även MagnetMagnetizing_ferromagnets.

/Peter E 2015-05-28

Svar:
Intressant fråga Axel!

Nej, det går inte. Visserligen kan man omge en magnet med t.ex. mymetall (se Mymetall). Mymetallen tvingar magnetfältet att gå genom mymetallen. Detta eliminerar magnetfältet på andra sidan av mymetallen. Ej magnetiserade material (t.ex. gem) påverkas då inte av den skärmade magneten.

Problemet är att mymetallen magnetiseras så man får en attraktiv kraft mellan magneten och mymetallen. Detta betyder att man får en attraktiv kraft även om magnetfälten från de två magneterna inte växelverkar direkt. Skillnaden med mymetall är att kraften alltid är attraktiv, alltså även då nordpolerna är vända mot varandra. I det senare fället får man repulsion utan mymetall. Se vidare länk 1.

Se även länk 2 från http://www.exploratorium.edu/snacks/magshield/

och

http://www.physlink.com/Education/AskExperts/ae512.cfm
/Peter E 2015-06-05

Svar:
Hej Monica!

En PN-övergång bildas där n-dopade och p-dopade halvledare kommer i kontakt. Termen övergång syftar på området där de olika halvledartyperna möts. Den kan betraktas som gränsområde mellan de n- och p-dopade områdena i bilden (från P-N_junction).

För att få de egenskaper man vill ha hos en pn övergång måste gränsen mellan p och n områdena vara kontiuerlig vad gäller kristallstrukturen. Man kan alltså inte sätta ihop en p-dopad och en n-dopad halvledarkristall.

Länk 1 säger t.ex.:
A p/n junction is formed when two types of semiconductors, n- type (excess electrons) and p- type (excess holes), come into contact. The term p/n junction refers to the joint interface and the immediate surrounding area of the two semiconductors. If the joint is made by two separate semiconductor crystals, this is a rough interface known as a grain boundary. A grain boundary has different electrical properties than a single crystalline interface. P/N junctions are normally created in a single crystal of semiconductor by doping each side with different "dopants".

/Peter E 2015-10-19

Svar:

De tre dubbla linjerna har tre faser med sinusformad 50Hz högspänning (Europa). Det gäller alltså att anpassa helikopterns potential till ledningens. Detta gör man med staven och en klämma.

Anledningen till att det går mycket begränsat med ström genom helikoptern är att den inte har någon kontakt med marken. Elektriskt fungerar helikoptern som en kondensator med ganska liten kapacitet. Det går alltså lite ström (tänk på att vi har växelström som kan gå igenom en kondensator) även om spänningen är hög - det blir ju överslag på flera decimeter. Laddningen som krävs för att utjämna potentialen lagras i "kondensatorn" ledning-helikopter.

När helikoptern anslutits till ledningen fungerar helikopter-jord som en kondensator som laddas/laddas ur av ledningens växlande potential. Eftersom kontakten helikopter-jord har mycket hög resistans går det mycket lite ström denna väg. Den ström som går denna väg är s.k. kapacitetsförluster, se fråga [15479], som man har även utan helikoptern.

Servicepersonen är skyddad med speciell klädsel innehållande stål som fungerar som en faradaybur.

Nej, fåglarna vet inget, så dom kan sitta obehindrat :-). Allvarligt talat: helikoptern/servicepersonen fungerar ju som vi sade som en kondensator som laddas ur med staven. Kapacitansen för helikoptern är dock mycket större än för fågeln. Laddningen som överförs när man gör kontakt blir alltså mycket mindre för fågeln. Fågeln märker helt enkelt inte de små urladdningar som krävs för att utjämna potentialskillnaden.

När fågeln väl landat med båda fötterna på en ledning kommer det att gå en liten ström genom fågeln. Eftersom resistansen genom fågeln är mycket större än resistansen i ledningsstumpen mellan fötterna, blir strömmen omärkbar. Det påstås emellertid att fåglar undviker 800 kV ledningar.

Här är ett bra svar från
https://www.quora.com/Why-do-bats-die-of-electric-shock-when-hanging-from-electric-wire-but-not-birds

Putting anything conductive near a powerline creates two (or more) capacitors, one between the line and the object, and one between the object and ground (or other lines). Capacitance increases with area and decreases with distance. The capacitance between the object and line is very small at first because there is a small area, so it is only significant (few foot) distance. The capacitance between the object and ground is much larger because of the large area. This line-ground capacitance is actually a common issue for powerlines because it consumes reactive power. So we have two capacitors completing the circuit to ground, and therefore there will be current flow through the object. If the powerline is HVDC, this current is instantaneous and stops when the object is at the same potential as the line, but for AC, since the line voltage is always changing, the potential of the object is also changing, so there is current flow through the capacitor.

Why does this happen for large objects and not small birds? The capacitors formed have much smaller capacitance for birds because of their size.

Note: Many answers on the interwebs cite line resistance vs resistance through the bird. This is unlikely because the lines are very thick, in the range of micro-ohms per meter. Also, many sources hypothesize that a human touching a single phase would not get electrocuted. Quite the contrary, which is why line workers on helicopters must first ensure that the helicopter and line are electrically connected.

Länk 1 innehåller allt om ledningsreparationer med helikopter. Länk 2 ger information om fåglar och kraftledningar.
/Peter E 2015-10-28

Svar:
Ja, när du inte rör kulan går strömmen genom luften och till jord. Då har det ingen betydelse vilken väg strömmen tar inne i kulan. Du får en massa små urladdningar i alla riktningar.

När du rör kulan går den mesta strömmen genom dig till jord eftersom du leder ström bättre än luft. Du består ju till en stor del av vatten med lösta salter.

Lysröret lyser för att starka elektriska fält accelererar elektroner. Dessa kolliderar med gasen i lysröret varvid molekylerna exciteras (får överskottsenergi). När molekylerna går tillbaka till gruntillståndet utsänds ljus.

Se nedanstående video från LTHs julkalender från 2015.

Se även Plasma_globe och länk 1. Lysrör lyser även upp i det starka elektriska fältet nära en högspänningsledning, se fråga [13608].



LTH-teknologerna Ingrid Odlén, Ina Rehnholm och Johanna Hjalte har genom experiment tagit fram de 24 kortfilmerna i 2015 års julkalender, se länk 2.
/Peter E 2016-02-23

Svar:
Det går inte att avmagnetisera genom att föra motsatta poler mot varandra. Det finns flera sätt att avmagnetisera ett ferromagnetiskt föremål, t.ex. att upphetta föremålet till över curietemperaturen, se Curietemperaturen. En annan metod att avmagnetisera är att föra in föremålet i en spole som har ett växlande magnetfält genom att man föder spolen med växelström. Om man sedan sakta minskar spänningen kommer föremålets magnetisering minska ner till noll, se figuren nedan från länk 1.

Se även fråga [19827], [12615], [6320] och avmagnetisering.

/Peter E 2016-10-13

Svar:
Hej Josefin/Albert!

Förluster i batteriet brukar parametriseras genom att batteriet får en inre resistans R_i, se Inre_resistans och fråga [17476].

Eftersom den sista termen i ditt uttryck ovan är mycket liten (0.008) kan vi bortse från denna. Dessutom måste ju den utvecklade effekten vid strömmen noll vara noll (kurvan måste gå genom origo). Ditt uttryck reduceras då till

U = -aI² + bI (1)

där a och b är fria parametrar.

Om vi tillämpar Kirchhoffs spänningslag på kretsen
(se Kirchhoffs_lagarKirchhoffs_spänningslag) får vi

EMS = R_iI + RI

där EMS är batterispänningen utan belastning (se fråga [17476]).

Utvecklade effekten i tråden är

P = UI = RII = (EMS-R_iI)I = EMSI - R_iI²

dvs

P = -R_iI² + EMSI (2)

Om vi jämför (1) och (2) kan vi identifiera

a med inre resistansen R_i och

b med batterispänningen utan belastning EMS.

Vi får alltså R_i=0.376 &937; och EMS=1.304 V.

För maximal effekt kan vi derivera uttrycket (2):

P´ = -R_iI2 + EMS

För maximum skall P´ vara noll:

I_max = EMS/(2R_i) = 1.304/(20.376) = 1.73 A (3)

Denna ström ger alltså maximal effekt i det yttre motståndet. Är detta ett bra val för t.ex. en glödlampa? Enligt (3) blir det yttre motståndet R lika med inre resistansen R_i. Detta betyder att det utvecklas lika mycket effekt i batteriet som i glödlampan (batteriet blir varmt), vilket är slöseri. Man bör alltså välja ett betydligt högre värde på det yttre motståndet.

Verkningsgraden = h = (nyttig effekt)/(total effekt) =
RI²/(RI²+R_iI²) =

R/(R+R_i) =
1/(1+R_i/R)

Verkningsgraden ökar alltså med ökande R (minskande I). Vid maximal ström är alltså verkningsgraden 0.5, dvs 50%. Det lämpligaste värdet på R är en kompromiss mellan hög ström och verkningsgrad. R=10R_i ger t.ex. en verkningsgrad av 1/(1+0.1)= 91%. Idealet är naturligtvis att minska inre resistansen, men denna bestäms av hur batteriet är konstruerat.

/Peter E 2017-05-11

Svar:
Därför att mikrovågorna i huvudsak lämnar sin energi (absorberas) av vattenmolekyler, och skorpan innehåller mycket lite vatten medan mjölken innehåller mycket vatten. Se fråga [15744].

Anledningen till att mikrovågor absorberas av vattenmolekyler är att dena molekyl är en elektrisk dipol, dvs positiv och negativ laddning är förskjutna i förhållande till varandra.

En elektrisk dipol är inom fysiken två elektriska laddningar med samma magnitud men olika tecken placerade med ett litet inbördes avstånd.

Figuren nedan från Elektrisk_dipol illustrerar laddningsfördelningen hos vattenmolekylen. Mikrovågorna utgörs av oscillerande elektriska och magnetiska fält. Den elektriska komponenten påverkar molekylerna och sätter dem i svängning. Den ökade rörelseenergin övergår genom kollisioner till värme.

Anledningen till att is värms mycket mindre effektivt än flytande vatten är att molekylerna i vatten är fritt rörliga medan molekylerna i is är bundna till varandra och därmed mindre benägna att "svänga med".

Se även MikrovågsugnTeknisk_bakgrund och Microwave_ovenPrinciples.

/Peter E 2017-12-13