INNEHÅLLTill eleven ................................................................4

INLEDNING ................................................. 5

OHMS LAG och MULTIMETERN ................. 6Introduktion .............................................................6Storhet, enhet och prefix ...........................................7En enkel koppling .....................................................7Koppling på laborationsdäck .....................................8Mätning med multimetern ........................................9Spänningsmätning ................................................... 10Strömmätning ......................................................... 11Ohms lag ................................................................ 12Sammanfattande uppgifter ...................................... 14

SERIE- OCH PARALLELLKRETSAR ............. 15Strömmen i en seriekrets ........................................ 15Ersättningsresistans för seriekopplade resistorer ........ 16Spänningarna i en parallellkrets ............................... 17Resistansmätning i parallellkretsar ........................... 19Ersättningsresistans för parallellkopplade resistorer .... 20Sammanfattande uppgifter ...................................... 21

SPÄNNINGSDELNING OCH POTENTIAL .. 22Delspänningar i en seriekrets och glödlampans resistans ............................................... 22Spänningsdelningslagen ........................................... 23Potential ................................................................. 26Sammanfattande uppgifter ...................................... 28

STRÖMDELNING ....................................... 29Delströmmarna i en parallellkrets ............................ 29Indirekt strömmätning ............................................ 30Sammanfattande uppgifter ...................................... 31

KORTSLUTNING OCH AVBROTT ............... 32Sammanfattande uppgifter ...................................... 34

EFFEKT ....................................................... 35Sammanfattande uppgifter ...................................... 36

RESISTORN ................................................ 37Märkning ............................................................... 37Termistorn .............................................................. 39Sammanfattande uppgifter ...................................... 40

KONDENSATORN ..................................... 41Kondensatorns egenskap och RC-krets ................... 41Uppladdningstid ..................................................... 42Serie- och parallellkoppling av kondensatorer .......... 43Sammanfattande uppgifter ...................................... 46

DIODEN ..................................................... 47Kiseldioden ............................................................. 47Lysdioden ............................................................... 50Zenerdioden ........................................................... 52Fotodioden ............................................................. 55Diodtestning ........................................................... 56Sammanfattande uppgifter ...................................... 57

TRANSISTORN............................................ 59Transistorns strömmar och spänningar ..................... 59Transistorn som strömförstärkare ............................. 60Transistorn som switch ............................................ 61Fototransistorn ........................................................ 62Felsökning av transistorn ......................................... 63Sammanfattande uppgifter ...................................... 64

VÄXELSPÄNNING OCH OSCILLOSKOP .. 65Sammanfattande uppgifter ...................................... 71

TRANSFORMATORN OCH LIKRIKTNING .. 72Sammanfattande uppgifter ...................................... 79

MAGNETISM ............................................. 80Reläet..................................................................... 80

LOGISKA GRINDAR .................................. 81Sammanfattande uppgifter ...................................... 84

KOMPONENTLISTA .................................. 85

6

MÅLEfter avslutad laboration ska du:

ha förstått hur laborationsutrustningen fungerarkunna schemasymbolerna för spänningskälla, elektrisk förbindning, glödlampa och resistorkunna de tre grundläggande elektriska storheterna spänning, ström och resistans, hur dessa betecknas, vilka enheter de mäts i och hur dessa betecknaskunna mäta spänning, ström och resistans med en multimeterha förstått Ohms lag och vad den används till

UTRUSTNINGlaborationsdäckmultimeterlaborationssladdar

• kopplingstrådglödlampa (24 V/50 mA), E10-sockelglödlampshållare med anslutningstrådar, E10-sockel (om detta inte fi nns på laborationsdäcket)resistor (220 /0,5 W)

IntroduktionFörst ska du få bekanta dig med laborationsdäcket som du ser på bilden nedan. Använder du en annan typ av laborationsdäck, be din lärare om en genomgång av detta.

• I den övre vänstra delen ser du anslutningar för 0 V (jord), +24 V, +5 V och –5 V. Under dessa fi nns det tre skruvanslutningar (E10-sockel) för glödlampor. De har dessutom parallella anslutningar (kan användas när glödlampan ska parallellkopplas med ytterligare komponenter och/eller mätinstrument). Om ingen glödlampa är ansluten kan dessa anslutningar även användas som fristående anslutningar i olika kopplingar.

• I mitten på laborationsdäcket ser du något som kallas för kopplingsdäcket. Detta kan användas för att göra uppkopplingar med vanliga standardkomponenter.

För att koppla rätt är det viktigt att lära sig hur hålen i kopplingsdäcket (A) är sammankopplade. Som du ser i den här bilden är de 2-radiga sammankopplade i ”rader” och de 5-radiga i ”kolumner”.

• I den övre högra delen ser du en 7-segmentsdisplay som kan visa två siffror/tecken samt anslutningar för att styra dessa. Till höger om dessa fi nns det lysdioder samt anslutningar för att styra dessa. På mitten fi nns det anslutningar för den inbyggda summern och under dessa fi nns det slutligen ett antal strömställare samt anslutningar till dessa.

OHMS LAG och MULTIMETERN

Anslutningar

SpänningsmatningSignaler till 7-segments display

7-segments display Signaler till lysdioder

Lysdioder

Summer

Strömställare

Signaler från strömställare

Kopplingsdäck

Rader

Kolumner

A

EL OCH ELEKTRONIK 7

Storhet, enhet och prefixInnan du börjar koppla ska vi nämna de tre mest grundläggande begreppen inom elektricitet, nämligen spänning, ström och resistans.

Storhet Beteckning Enhet Beteckning Exempel

Spänning U Volt V U = 24 V

Ström I Ampere A I = 2 A

Resistans R Ohm R = 100

I många fall är enheterna för stora eller för små, och man använder därför prefix.

Prefix Namn Tiopotensform Förklaring

M mega 106 Miljon

k kilo 103 Tusen

m milli 10–3 Tusendel

mikro 10–6 Miljondel

n nano 10–9 Miljarddel

p piko 10–12 Biljondel

När du gör beräkningar ska du dock alltid använda grundenheterna (volt, ampere och ohm). Prefix använder du först när du är klar med din beräkning för att presentera ditt resultat. Blir talen i beräkningarna väldigt stora och/eller väldigt små när du använder grundenheterna bör du använda tiopotensform.

En enkel kopplingDen är bilden visar en koppling med spänningskälla (t ex batteri), glödlampa, strömställare och några sladdar. Sladdarna är kopplade så att de bildar en sluten strömkrets, en obruten väg från plus till minus, när man trycker på strömställaren.

Sådan bilder är naturligtvis svåra att rita och därför förenklar man bilden genom att rita ett kopplingsschema.

+–

+–

Läs mer i faktaboken på sidan 6.

Så här ser kopplingen ut när kretsen är öppen... .. och så här ser den ut när kretsen är sluten.

Spänningskälla

Glödlampa

Strömställare

10

SpänningsmätningDen första mätningen går ut på att du ska mäta spänningen över glödlampan.

• Slå från laborationsdäckets matningsspänning.

• Anslut en svart sladd till anslutningen märkt COM på multimetern och en röd sladd till anslutningen märkt V .

• Ställ in multimeters omkopplare för spänningsmätning.

• Koppla in multimetern över glödlampan som i bilden nedan. Detta sätt att koppla något ”över något annat” kallas för parallellkoppling. Multimetern ska alltid kopplas parallellt då den ska mäta spänning.

• Slå på laborationsdäckets matningsspänning.

Om allt fungerar så lyser glödlampan och multimetern visar att spänningen är ca 24 V.

Den koppling du har gjort kan även beskrivas med kopplingsschemat till höger. Där ser du schemasymbolen för en multimeter inställd på spänningsmätning (ringen med ett V inuti). Du ser också att då en ledning ansluts till en annan ledning (i det här fallet där multimetern kopplas in) så markeras anslutningen med en liten punkt.

+–U = 24 V

Kopplingsschemat för spänningsmätning.

Läs mer i faktaboken på sidan 23.

14

Sammanfattande uppgifterDu har nu fått prova på att använda laborationsdäcket, multimetern samt bekantat dig lite med de tre grundläggande storheterna samt hur dessa hänger ihop med Ohms lag. Gå tillbaka till början på laborationen och titta igenom det du har gjort. Besvara därefter följande frågor.

• Hur ser schemasymbolerna ut för spänningsmätande, strömmätande och resistansmätande multimeter?

• Hur ska en multimeter anslutas för att mäta spänning, ström eller resistans?

• Vad hände med spänningen över glödlampan då en resistor kopplades in i kretsen?

• Vad hände med strömmen då en resistor kopplades in i kretsen?

• Vilka är de tre grundläggande elektriska storheterna och hur betecknas de?

• Vilka enheter mäts dessa storheter i och hur betecknas de?

• Vad är ett kopplingsschema?

• Hur markeras spänningar och strömmar i ett kopp-lingsschema?

EL OCH ELEKTRONIK 15

I den här laborationen ska du gå vidare och undersöka spänning, ström och resistans i serie- och parallellkretsar.

Strömmen i en seriekretsI förra laborationen använde du en seriekrets bestående av en spänningskälla, en glödlampa och en resistor. Nu ska du undersöka seriekretsen lite närmare.

• Rita ett kopplingsschema med 24 V spänningsmatning, två resistorer, R

1 = 100 , R

2 = 220 , och en

glödlampa där alla komponenter är seriekopplade. Märk ut alla spänningar (U, U

R1, U

R2 och U

L) och strömmen

(I) i kretsen. Du ska också rita in en multimeter för strömmätning på alla de olika ställen i kretsen där du tror att det är möjligt att mäta strömmen.

• Koppla upp kretsen utan strömmätande multimeter på laborationsdäcket, slå på matningsspänningen och försäkra dig om att glödlampan lyser.

MÅLEfter avslutad laboration ska du:• kunna mäta spänning, ström och resistans i enkla

serie- och parallellkretsar• förstå och kunna tillämpa Ohms lag i enkla serie-

och parallellkretsar• kunna rita enklare kopplingsschema över serie-

och parallellkretsar• förstå problemet med att mäta resistans i

parallellkretsar

UTRUSTNING• laborationsdäck• två multimetrar

laborationssladdar• kopplingstråd• tre glödlampor (24 V/50 mA), E10-sockel• tre glödlampshållare med anslutningstrådar, E10-

sockel (om detta inte finns på laborationsdäcket)• resistor (100 /0,5 W)• resistor (220 /0,5 W)• potentiometer (470 /0,4 W) med

anslutningstrådar

SERIE- OCH PARALLELLKRETSAR

40650948_ElElektrPrakOvn.s001-0815 15 08-09-18 06.48.47

22

I denna laboration ska du undersöka de olika delspänningarna i en seriekrets. Du ska också undersöka glödlampans resistans lite närmare. Du kommer även att få fortsatt träning i att rita kopplingsschema och att använda multimeter.

Delspänningar i en serie-krets och glödlampans resistans• Koppla upp kretsen enligt kopplingsschemat nedan.

• Justera potentiometern så att du har spänningen U

R = 0 V över potentiometern. Läs av spänningen U

L

över glödlampan samt strömmen I och anteckna dina mätvärden i tabellen nedan. Beräkna därefter summan av U

R och U

L. Använd även Ohms lag för att beräkna

glödlampans resistans RL.

UR (V) 0 1 3 6 9 12 15 18 19

UL (V)

I (mA)

UR + UL (V)

RL ( )

• Fortsätt sedan på samma sätt genom att justera potentiometern så att spänningen över potentiometern är ca 1 V och så vidare.

• Titta nu på spänningarna UR och U

L samt summan av

dessa. Vilken slutsats kan du dra?

SPÄNNINGSDELNING OCH POTENTIAL

MÅLEfter avslutad laboration ska du:• förstå hur spänningen delar upp sig i en seriekrets

(KVL)• förstå begreppet potential• kunna använda spänningsdelningslagen• kunna beräkna delspänningar utifrån angivna

potentialer• känna till vad som menas med att glödlampans

resistans är olinjär

UTRUSTNING• laborationsdäck• tre multimetrar

laborationssladdar• kopplingstråd• glödlampa (24 V/50 mA), E10-sockel• glödlampshållare med anslutningstrådar, E10-

sockel (om detta inte finns på laborationsdäcket)• potentiometer (1 k /0,4 W) med anslutningstrådar• resistor (100 /0,5 W)• resistor (220 /0,5 W)• resistor (330 /0,5 W)

+–

I

U = 24 V

+ UR –+UL–

Julgransbelysningen är en typisk seriekrets.

EL OCH ELEKTRONIK 37

I denna laboration ska du få lära dig hur färg-märkningen av resistorer fungerar samt undersöka termistorns funktion.

MärkningDu har tidigare använt resistorer och sett att de har färgade ringar på sig. Du ska nu få lära dig hur denna färgmärkning tolkas.

Resistorerna är märkta enligt tabellen.

FärgRing 1

Första siffranRing 2

Andra siffranRing 3

MultiplikatorRing 4

Tolerans

Svart 0 0 1 = 100

Brun 1 1 10 = 101 1 %

Röd 2 2 100 = 102 2 %

Orange 3 3 1000 = 103

Gul 4 4 10 000 = 104

Grön 5 5 100 000 = 105

Blå 6 6 1 000 000 = 106

Violett 7 7 10 000 000 = 107

Grå 8 8

Vit 9 9

Silver 0,01=10–2 10 %

Guld 0,1=10–1 5 %

Om man läser markeringen från vänster till höger så ska resistorn vara vänd så att färgringen för tolerans (resistorns möjliga avvikelse i resistans) är längst åt höger. Om du tittar noga i bilden ser du att mellanrummet före toleransringen är lite bredare än de övriga mellanrummen. På så sätt kan man se vilken färgring som är toleransen och därigenom läsa av färgmarkeringen på rätt sätt.

MÅLEfter avslutad laboration ska du:• kunna tolka färgmärkningen hos resistorer• förstå termistorns grundläggande egenskap och

vilket användningsområde den har

UTRUSTNING• laborationsdäck• multimeter

laborationssladdar• kopplingstråd• diverse resistorer med färgmärkning (be din lärare

att plocka fram tio stycken)• glödlampa (24 V/50 mA), E10-sockel• glödlampshållare med anslutningstrådar, E10-

sockel (om detta inte finns på laborationsdäcket)• termistor PTC• ELFA-katalogen

RESISTORN

52

ZenerdiodenNär du tidigare undersökte kiseldioden såg du att den i princip spärrade all ström då den var kopplad i backriktningen. Om backspänningen blir tillräckligt stor kommer dock dioden att börja leda ström även i backriktningen. Man säger att det då sker ett genombrott, vilket innebär att strömmen kommer att öka väldigt kraftigt och dioden förstörs.

Det finns dock en diod som klarar ett genombrott i backriktningen. Denna speciella diod kallas för zenerdiod, se schemasymbolen till höger.

Du ska nu få undersöka vad det är som gör zenerdioden så speciell.

• Koppla upp nedanstående krets på laborationsdäcket.

• Ställ in potentiometern så att du får de olika strömmarna som anges i tabellen nedan. Läs för varje ström av spänningen U

P över

potentiometern och anteckna mätvärdet i tabellen.

I (mA) 2 4 6 8 10 12 14 16

UP (V)

• Pricka in dina mätvärden och sammanbind dem så att du får en sammanhängande graf.

+

R2 1,5 k

I

–

R1 10 k

U = 24 V

A

I (mA)

4

4 8 12 16 20 222 6 10 14 18

8

12

16

20

22

2

6

10

14

18

UP (V)

Zenerdioden är märkt på samma sätt som den vanliga dioden med en ring eller en prick på katodanslutningen.

EL OCH ELEKTRONIK 59

Olika typer av transistorer.

I denna laboration ska du få lära dig vad en transistor är, vad dess egenskap är, vad den kan användas till och hur man går tillväga för att felsöka den med hjälp av en multimeter.

Transistorns strömmar och spänningarTransistorn skiljer sig från de komponenter som du hittills har använt (med undantag av potentiometern) genom att den har tre anslutningar istället för två. Dessa tre anslutningar kallas för bas, emitter och kollektor.

Den transistor som du ska använda kallas för NPN-transistor. Det finns även en så kallad PNP-transistor vars funktion i princip är likadan. Schemasymbolerna för dessa båda transistorer ser du nedan.

TRANSISTORN

MÅLEfter avslutad laboration ska du:• förstå transistorns grundläggande egenskap• kunna felsöka transistorn med hjälp av en

multimeter

UTRUSTNING• laborationsdäck• tre multimetrar (där en av dem kan mäta

strömmar i A-området)laborationssladdar

• kopplingstråd• transistor BC547B• fototransistor PT 202• fototransistor• lysdiod• resistor (330 /0,5 W)• resistor (680 /0,5 W)• resistor (1 k /0,5 W)• resistor (22 k /0,5 W)• resistor (27 k /0,5 W)• potentiometer (1 k /0,4 W) med anslutningstrådar• slutande strömställare (om detta inte finns på

laborationsdäcket)

NPN-transistor PNP-transistor

40650948_ElElektrPrakOvn.s001-0859 59 08-09-18 06.53.27