Elektricitet och magnetism.

Elektromagneter

Hans Christian Ørsted (1777–

1851) 1820 Hans Christian Ørsted upptäckte

att elektricitet och magnetism i allra

högsta grad hänger ihop

Upptäckten innebar att man kan skapa

magnetism med hjälp av elektricitet.

Elektromagnetism

Upptäckten var att

1. Runt en elektrisk ledare uppkommer

ett magnetfält.

2. Detta magnet fält är cirkulärt.

3. Fältlinjerna bildar cirklar runt ledaren.

Detta magnetfält är cirkulärt.

Ledare

Tumregeln

Håll ledaren i höger hand med

tummen pekande i strömmens riktning

Fingrarna pekar då i fältlinjernas

riktning

Magnetfältet kring en ledare

Strömmen i ledaren ger upphov

till ett magnetiskt fält.

De magnetiska fältlinjerna går runt

ledaren i cirklar.

Ju längre från ledaren man

kommer desto svagare

blir magnetfältet.

Jorden Inuti jordklotet är det som om det skulle finnas

en stor stavmagnet. Det går magnetfält från

jordens nordpol till jordens sydpol, vilka

påverkar en kompassnål så att den alltid ställer

in sig i nordlig riktning.

Elektromagnetiska fält

Permanenta magneter

Magnetit (svartmalm)

Det finns permanenta magneter(ständiga)

som tillverkas ofta av stål (järn med hög

kolhalt). Magneten har en syd och en

nordsida.

Repellera/ attrahera

Om du för två syd mot varandra så

repellerar varandra. Om du för en

syd och nord ände mot varandra

attraheras de varandra.

Elektromagnetism

Uppdrag 1

När det går en ström genom

lidningen uppstår ett mycket kraftigt

magnetfält.

När strömmen slås av är

elektromagneten inte magnetisk.

Elektromagneter

Hur stark en elektromagnet är beror

på strömmens styrka och antalet

varv på spolen

Spole

Då det går ström genom en spole, uppstår ett magnetfält både inne i och omkring spolen.

En enkel spole gör man genom att linda en isolerad ledningstråd några varv kring en penna.

Spolen är alltså spiralformad koppartråd

Om spolen kopplas till ett batteri, bildas ett magnetfält.

Ju större strömmen är och ju fler varv spolen har, desto starkare blir magnetfältet.

Tumregeln För att ta reda på vilket som är ”nordända”

på en spole, kan man använda sig av en

”tumregel”. Tumregeln: Man håller höger

hand över spolen så att fingrarna pekar i

strömmens riktning. Då pekar tummen mot

spolens nordända.

Hur fungerar en elmotor?

Genom att byta polaritet på

statorns poler luras rotorn till

att rotera. A = axel

Elmotor 1

Av elmotorer finns det många modeller, men

funktionen är samma för dem alla. D.v.s.

magnetfältet mellan en elektromagnet och

en permanentmagnet.

Så fungerar en elmotor

När det går ström genom en spole blir

den en magnet

När det går ström genom en spole i ett

magnetfält vrider spolen på sig

Om vi regelbundet växlar

strömriktningen genom spolen kommer

den att rotera.

Vi får en elmotor

Rotation

Vi vet att det kring en spole finns ett magnetfält då det går en ström igenom spolen och att detta har en nordpol och en sydpol.

Spolens nordpol kommer att stötas bort från magnetens nordpol och spolen vill då vrida sig ett halvt varv. Strömmen kommer att ändra riktning och spolen vill då vrida sig ytterligare ett halvt varv. Detta upprepas hela tiden.

PRAKTISK ARBETE

1. Du bygger en elmotor (driven av

likström) enligt instruktionerna nedan.

Centralt innehåll

Teknikutvecklingsarbetets olika faser:

identifiering av behov, undersökning, förslag till lösningar, konstruktion och utprövning. Hur faserna i arbetsprocessen samverkar.

Dokumentation i form av manuella och digitala skisser och ritningar med förklarande ord och begrepp, symboler och måttangivelser samt dokumentation med fysiska eller digitala modeller. Enkla, skriftliga rapporter som beskriver och sammanfattar konstruktions- och teknikutvecklingsarbete.

En elmotor omvandlar elektrisk energi till mekanisk energi. Det finns

många sorters elmotorer, men principen för dem alla är att man med

hjälp av magnetism får motorn att rotera. Motorn består av en rörlig del

som kallas rotor eller ankare och en fast del som kallas för stator. Både

rotor och stator har lindningar (spolar) av koppartråd. Genom att köra

elektrisk ström genom dessa lindningar så skapas starka magnetfält.

Varje spole blir en elektromagnet.

Inom magnetismen är det så att olika poler dras till (attraherar) varandra.

Sydpol dras till nordpol och omvänt. Lika poler stöter ifrån (repellerar)

varandra. Om man i ett givet ögonblick har ett antal nordpoler i statorn

(fasta delen) och samtidigt har ett antal sydpoler i rotorn (rörliga delen)

så kommer rotorn att vridas så att dess sydpoler kommer så nära

statorns nordpoler som det är möjligt. Om man nu hela tiden flyttar alla

statorns nordpoler ett hack så kommer rotorn återigen att följa med i

rotationen till dess sydpoler kommit nära statorns nordpoler igen.

Man har alltså ett roterade magnetfält i statorn där polerna hela tiden

byter plats och flyttar sig runt. Rotorns magnetpoler jagar då efter

statorns och en rotation uppstår – motorn går. På bilden ovan syns en

förenklad elmotor med endast två magnetpoler på stator och rotor. I

verkligheten är det många poler som sitter tätt hela varvet runt vilket ger

ett jämnare kraftflöde och en starkare motor.