Modul 2 – Elektricitet

Modul 2 – Elektricitet
GSK fjernundervisning 2011-2012
1. Måling af strøm og spænding, samt beregning af resistivitet
Mål: At lære om måling af strømstyrke og spændingsforskel, samt om grafisk afbildning og
databehandling med Excel.
Nøglebegreber: Strøm, spænding, resistans og resistivitet.
Kilder: Vejen til fysik AB1, side 187-193 og 197-199. Orbit BA, side 177-180. Filmen
”Resistivitet”.
Nedenfor er vist en eksperimentel opstilling, hvor en metaltråd er udspændt mellem to
polpæle. I serie med tråden er der indsat et amperemeter til at måle strømstyrken gennem
tråden, og i parallel er indsat et voltmeter, der måler spændingsforskellen over tråden.
Spænding og strøm leveres af den gule spændingskilde. Forsøget er identisk med det forsøg
som præsenteres i filmen Resistivitet.
En 63,5 cm lang metaltråd, hvis diameter er 0,25 mm, er tilsluttet en spændingskilde. Der
er blevet målt sammenhørende værdier af strømstyrken og spændingsforskellen der
fremgår af skemaet.
0,21
1,44
0,29
1,97
0,38
2,58
0,46
3,11
0,52
3,45
0,62
4,10
a) Lav en graf (med Excel) over spændingsforskellen som funktion af strømstyrken1
og bestem på baggrund af en ligning for tendenslinjen en værdi for trådens resistans.
(Her kan du følge med fremgangsmåden i filmen Resistivitet.) Du skal lægge vægt på at
grafen fremstår med en titel, og rigtige betegnelser på akserne.
1
Vendingen spændingsforskellen som funktion af strømstyrken betyder, at i grafen skal spændingsforskellen være på
-aksen (
og strømstyrken være på -aksen (
.
Side 1 af 4
Modul 2 – Elektricitet
GSK fjernundervisning 2011-2012
b) Beregn en værdi for metallets resistivitet (ved stuetemperatur).
c) Hvilket stof er tråden mon lavet af? (Se tabel i Orbit BA. Desværre er der fejl i tabellen i
”Vejen til fysik”)
2. El-radiator og modstandskoblinger
Mål: At træne sammenhængene
og
i elektriske kredsløb samt at lære
om serie- og parallelkoblinger af modstande.
Nøglebegreber: Strøm, spænding, resistans og effekt. Seriekobling og parallelkobling.
Kilder: Vejen til fysik AB1, side 187-203.
En elradiator indeholder to modstandstråde med resistanserne 54 og 81 . En omskifter
kan lægge netspændingen på 230 V over én af modstandene, over de to tråde koblet i serie
eller over de to tråde koblet parallelt. Vi har derfor 4 forskellige opstillinger:
81
54
81
54
54
81
a) Find radiatorens effekt i hver af de fire situationer.
b) Vil en 6 A sikring holde i alle fire tilfælde?
3. El i hjemmet – og ude i samfundet
Mål: At få et indblik i boligens elforbrug til belysning og fortsat at træne sammenhængene
og
i elektriske kredsløb.
Nøglebegreber: Strøm, spænding, resistans og effekt og deres sammenhænge.
Kilder: Vejen til fysik AB1, side 187-203.
I boliger er alle tilsluttede elektriske apparater forbundet parallelt, hvorved strømmen
forgrenes. Over hvert apparat er der således en spændingsforskel på 230 V. På apparatet kan
man aflæse, med hvilken effekt apparatet omsætter elektrisk energi. Via sammenhængen
kan strømstyrken gennem apparatet således beregnes, når det antages, at
spændingsforskellen virkelig er 230 V. Ved brug af Kirchoffs 1. lov kan den samlede
strømstyrke, der sendes gennem dine tændte apparater findes. Om dette handler første del af
denne opgave.
Find ud af hvor mange og hvilke elpærer, du har i dit hjem og aflæs deres effekt.
Side 2 af 4
Modul 2 – Elektricitet
GSK fjernundervisning 2011-2012
a) Hvor stor er strømstyrken, når alle pærer er tændt?
b) Hvor meget energi omsætter pærerne i løbet af et døgn, såfremt alle pærerne er tændt
i fire timer?
c) Hvad er de årlige omkostninger ved dette, når prisen pr. kWh antages at være 2,0 DKK.
Anden halvdel af opgaven handler om transport af elektrisk energi over lange afstande, og
det nyttige i at bruge højspænding. Du kan med fordel sætte dig ind i eksemplet på side 241
før du løser opgaven, eller kigge i eksemplet hvis du har brug for vink.
Mål: At få et indblik i problemer og løsninger forbundet med transport af elektrisk energi.
Nøglebegreber: Strøm, spænding, resistans og effekt, samt Joules lov. Energitab.
Kilder: Vejen til fysik AB1, side 240-242 og Orbit BA, side 177-180.
Et kraftværk leverer elektrisk energi med en effekt på 60 MW. Mellem forbrugeren og
kraftværket er der en 25 km lang kobberledning med et tværsnitsareal på 120 mm2.
Effekten leveres ved en spændingsforskel på 132 kV.
d) Hvad er resistansen i ledningen og hvor stor er den effekt, der afsættes i ledningen?
e) Hvor mange procent udgør dette tab af den leverede effekt?
f) Hvis spændingsforskellen kun var det halve af 132 kV, hvor stort ville effekttabet i
ledningen da være?
Når du nu er færdig med sættet, gå tilbage og se om du har husket at inddrage formler og
enheder, og om du har suppleret med forklarende tekst. Og om der er resultater som er
angivet med alt for mange betydende cifre.
4. Mundtlig træning af modulets begreber
Mål: At kæde nogle vigtige begreber i ellæren sammen. At træne mundtlig fremstilling af
et fysikfagligt emne.
Nøglebegreber: Strøm, spænding, effekt, resistans, resistivitet, Joules lov
Kilder: Vejen til fysik AB1, side 240-242.
I denne opgave skal du sætte ord på nogle af modulets nøglebegreber og kæde begreberne
sammen. Udgangspunktet er figuren forneden.
Side 3 af 4
Modul 2 – Elektricitet
GSK fjernundervisning 2011-2012
Figuren viser højspændingslinjer til transport af elektrisk energi over lange afstande.
Forklar hvad fordelen er ved at bruge højspænding, idet energitabet bliver mindre.
Inddrag nøglebegreberne ovenover.
Skriv dine forklaringer ned, læs dem op og optag dem som lydfil på din PC. Aflever lydfilen
ved at uploade den i dertilhørende mappe på Fronter. Regn med at lydfilen skal være ca. 2
– 3 minutter lang.
5. Quiz om elektricitet
Quizzen handler om bølgelæren i bred forstand. Du får testet din viden i alle hjørner af
bølgelæren. For at tage quizzen følg linket på modul 2 – siden.
Side 4 af 4