Akkurat nå er 7 pålogget.

Fysikk

Spenningskilde

27. juli kl. 09:58 av mattenøtta - Nivå: Vgs

Hei!

Er det sånn at en spenningskilde er det samme som et batteri? Boka er helt forferdelig på forklaringer av ord, og forventer at jeg kan alle fra før av, noe som er litt vanskelig når jeg er privatist. Kunne dere i tillegg forklare litt hva man mener med at elektriske krefter gjør et ARBEID ved å frakte ladninger? Hvordan gjør elektriske krefter det?


Svar #1
27. juli kl. 10:00 av mattenøtta

Og hvordan lagres elektrisk potensiell energi? Er det sånn at partiklene får økt ladning??


Brukbart svar (1)

Svar #2
27. juli kl. 22:37 av Sigurd

En spenningskilde er en "kilde til spenning", det kan helt riktig f.eks. være et batteri, men det kan også være stikkontakten i veggen, en magnet som beveger seg gjennom en spole, eller annet. Som regel er det batteri vi snakker om.

Man kan ofte sammenlikne et elektrisk felt med gravitasjonsfeltet. Tenk deg en ball. Du løfter den opp i gravitasjonsfeltet og slipper. Da vil gravitasjonskrefter gjøre arbeid på ballen slik at den faller ned mot bakken.

Tilsvarende kan vi tenke på et elektrisk felt, f.eks. i en ledning mellom pluss- og minus-polen på batteriet (elektrisk felt går fra pluss til minus). En liten ladning, f.eks. et proton, kan vi da "slippe" i det elektriske feltet, og elektriske krefter vil gjøre at den positive ladningen "faller" fra pluss til minus. Da gjør de elektriske kreftene et arbeid. Elektroner er negativt ladet, så de "faller" motsatt vei, fra minus til pluss.

Akkurat hvordan elektriske krefter gjør arbeid, er litt vanskelig å forklare. Det har med at elektrisk ladde partikler tiltrekker/frastøter hverandre (men hvorfor gjør de det?) Tilsvarende kan vi spørre oss, hvorfor gjør gravitasjonskrefter arbeid?

Elektrisk potensiell energi kan f.eks. lagres kjemisk. Enkelt sagt: I batteriet blir positive og negative ladninger holdt adskilt. De vil helst være sammen (så det blir nøytralt), og derfor flyttes de fra positiv til negativ pol (gjennom ledningen). Men vi kan også lagre potensiell energi bare ved å flytte en ladd partikkel i et elektrisk felt (f.eks. lagrer du gravitasjonell potensiell energi når du løfter ballen i gravtiasjonsfeltet, og du lagrer elektrisk potensiell energi når du "løfter" en positivt ladet parikkel vekk fra minus-polen mot pluss-polen)

Partiklene endrer ikke ladning(!!), men de flyttes i et elektrisk felt, og dermed får de endret elektrisk potensiell energi. Flytter du et elektron fra positiv til negativ pol, får det økt potensiell energi, fordi elektronet frastøtes negative ladninger. Flytter du et elektron mot den positive polen, vil den miste potensiell energi. På samme måte endrer ikke en ball massen når du løfter den i gravitasjonsfeltet, men den får økt potensiell energi fordi vi flytter den vekk fra jordkloden (og masser tiltrekker hverandre gravitasjonelt, på tilsvarende måte som en positiv og en negativ partikkel tiltrekker hverandre elektrisk)

Håper dette var litt oppklarende. Jeg anbefaler å jobbe litt med dette. Det er mange vanskelige begreper som man trenger litt trening for å beherske. Gjør mange oppgaver og les kapittelet en gang til, se noen videoer på YouTube, les litt på nettet (f.eks. har viten.no noen fine øvinger) og spør gjerne igjen her om noe er uklart.


Svar #3
30. juli kl. 10:07 av mattenøtta

Hei! Takk for godt svar.

Når du sier at positive og negative ladninger tiltrekker hverandre, betyr ikke det at de i så fall ville "møtes på midten" i stedet for å gå hele veien til hver sin pol? Eller er det slik at polene har større tiltrekningskraft enn de partiklene som strømmer gjennom den elektriske lederen?


Svar #4
30. juli kl. 10:12 av mattenøtta

Jeg har også noen spørsmål om forskjellige begreper i boka jeg ikke helt forstår. Kan du forklare hva man mener med energibånd, ledningsbånd og valensbånd? I boka bruker de "energiintervaller" for å definere disse begrepene, men jeg vet ikke helt hva de mener med det heller...

Er det slik at spenningskilden gjør et arbeid på ladningene i kretsen, slik at de flyttes til hver sin pol og dermed får høyere potensiell energi, eller produserer spenningskilden egne elektriske partikler?


Brukbart svar (0)

Svar #5
30. juli kl. 10:14 av Sigurd

I metallet i lederen er de positive ladningene så godt bundet at de i praksis er i ro. Det er derimot elektronene (i en løst bundet sky rundt metallet) som beveger seg. De beveger seg fra negativ mot positiv pol. (Derav "strøm er elektroner på vandring i en leder")
Men siden elektronene er negativt ladet har man latt strømretningen være motsatt vei av eletronenes bevegelse (retningen positivt ladet partikler ville beveget seg, men ikke gjør, fra pluss til minus). Forvirrende i starten, men som du evt. vil forstå i fysikk 2 er det nyttig i andre sammenhenger.

Svar #6
30. juli kl. 10:34 av mattenøtta

Det hadde jeg rent glemt! Det gir jo mye mer mening.

Kan du svaret på de andre spørsmålene mine òg? Og kan du forklare hvordan de kjemiske reaksjonene i et batteri fører til at det oppstår elektriske krefter på ledningselektronene?


Brukbart svar (0)

Svar #7
30. juli kl. 10:56 av Sigurd

Båndbegrepene er ganske innfløkte, og det er bare meningen at du skal ha en helt overflatisk forståelse av disse.

Hvis du tenker på Bohrs atommodell, kan elektronene være ved spesielle energinivå (skall), men ikke befinne seg mellom dem. Dette gjelder for hydrogenatomet og er energinivåer, og ikke bånd. Men om elektronet er i en krystallstruktur (et metall), kan det ofte befinne seg i et større energiintervall (dvs kan være over kontinuerlig område mellom to energinivåer). Du kan tenke på energinivåene i hydrogenatomet, men i stedet for "linjer" blir det nå tykke streker/flater hvor elektronet kan befinne seg. For eksempel kan vi si at elektronet kan befinne seg mellom 1 aJ og 2 aJ. Et elektron med 1,1 og 1,2 og 1,3231 og 1,5 aJ osv. ligger da i båndet. Men elektroner på 2,1 aJ er utenfor båndet.

Valensbåndet er det energiområdet / intervallet elektronene i ytterste skall befinner seg. Det er disse elektronene som bindes i kjemiske bindinger/holder krystallen sammen. Når temperaturen øker, vil noen av valenselektronene rive seg løs fra bindingene og bli "fri". De kan da bevege seg lett rundt. De befinner seg da i et ledningsbånd. Det er disse elektronene som "vandrer" når du setter på en spenning. De har noe høyere energi enn valenselektronene, og befinner seg i ledningsbåndet, som dermed ligger over valensbåndet.

Mellom valensbåndet og ledningsbåndet er det ofte et lite "gap" hvor elektronene ikke kan befinne seg (på samme måte som det er gap mellom energinivåene i hydrogenatomet).

-----

Spenningskilden gjør et arbeid på partiklene i lederen (dytter de rundt) slik at de får mindre potensiell energi. Akkurat som tyngdekraften gjør arbeid på fallende gjenstander, slik at de får mindre potensiell energi. Det er nok bedre å se på spenningskilden som en heis. Etter at elektronene har "falt ned", vil spenningskilden løfte elektronene opp igjen slik at de kan falle på nytt. Er det ingen spenningskilde der, vil elektronene forbli liggende på bakken.

Brukbart svar (0)

Svar #8
30. juli kl. 11:06 av Sigurd

Hvordan batterier egentlig fungerer er litt mer kjemi. Det handler om reaksjoner mellom to ulike stoffer.
Se gjerne denne videoen fra NDLA: https://youtu.be/ATB75O8BjuQ

Svar #9
30. juli kl. 17:12 av mattenøtta

Ok, tusen takk. Vet du tilfeldigvis om crocodile physics kan lastes ned gratis? Eller om det finnes noen andre simuleringsprogrammer?


Brukbart svar (0)

Svar #10
30. juli kl. 17:30 av Sigurd

Jeg kjenner ikke til crocodile physics, så det vet jeg ikke. Et kjapt google-søk sier at det finnes gratis-lisenser for elever hjemmefra (yenka.com). Men dette har jeg som sagt aldri prøvd ut.

Min lærer på NTNU brukte EveryCircuit til å simulere kretser (gratis tilgjengelig i Chrome og på mobil), men mulig dette blir for avansert. Ellers er det gode animasjoner/simuleringer for Fysikk 1 fra Viten.no


Svar #11
30. juli kl. 17:33 av mattenøtta

Tusen takk! Skal sjekke det ut :)


Skriv et svar til: Spenningskilde

Du må være pålogget for å skrive et svar til dette spørsmålet. Klikk her for å logge inn.
Har du ikke en bruker på Skolediskusjon.no? Klikk her for å registrere deg.