Rafmagn 3. kafli

1. Rafmagn 3. kafli

2. Rafmagn • Rafmagn er í öllum hlutum. • Rafmagn hefur alltaf verið til. • Rafmagn til fyrir tilstilli öreinda atóma. • Rafmagn er ekki hægt að nota til að búa til líf (Frankenstein). • Rafmagn gegnir mikilvægu hlutverki í allri efnastarfsemi lífvera.

3. Rafhleðslur • Allt efni er gert úr atómum • Helstu eindir atóma eru: • Róteindir • Nifteindir • Rafeindir • Róteindir og rafeindir hafa rafhleðslur • Róteindir jákvætt hlaðnar • Rafeindir neikvætt hlaðnar • Nifteindir eru óhlaðnar

4. Rafhleðslur og kraftur Milli tveggja rafhlaðinna einda verkar kraftur • Aðdráttarkraftur: Kraftur sem dregur eindir saman • Fráhrindikraftur: Kraftur sem ýtir eindum sundur • Samkynja rafhleðslur hrinda hver annarri frá sér, ósamkynja rafhleðslur dragast hver að annarri.

5. Rafhlaðnir hlutir • Hlutir geta verið hlaðnir eða óhlaðnir • Þegar hlutur verður hlaðinn hefur hann misst eða fengið til sín rafeindir • Jákvætt hlaðinn: hefur misst rafeindir • Neikvætt hlaðinn: hefur fengið rafeindir • Þegar hlutur verður hlaðinn verður eitthvað annað það einnig, en með andstæða hleðslu

6. Rafsvið • Allar hlaðnar eindir hafa rafsvið um sig • Rafsvið er sterkast næst eindinni en verður veikara eftir því sem fjær dregur • Rafsvið tveggja (eða fleiri) einda hafa áhrif á hvort annað

7. Stöðurafmagn • Rafmagn er orka sem byggist á rafeindum sem hafa flust úr stað • Stöðurafmagn myndast þegar rafhleðslur safnast fyrir í hlut • Hluturinn afrafmagnast ekki nema til komi utanaðkomandi áhrif

8. Hlutir hlaðnir • Núningur: Einum hlut núið við annan. Við það flytjast rafeindir á milli þeirra. Annar verður jákvætt hlaðinn, hinn neikvætt. • Leiðing: Tveir hlutir snertast og rafeindir flæða í gegnum einn hlut til annars. • Leiðarar: Efni sem flytja rafhleðslur greiðlega • Einangrarar: Efni sem leiða rafhleðslur illa • Rafhrif: Óhlaðinn hlutur kemst í snertingu við hlaðinn hlut. Rafeindir óhlaðna hlutsins endurraðast og hann dregst að þeim hlaðna

9. Eldingar • Eldingar verða til vegna stöðurafmagns • Ský verða hlaðinn (+/-) og jörðin verður það einnig vegna rafhrifa Þegar rafeindir fara frá skýi niður í jörðu kallast það elding -> Afhleðsla • Eldingar: skært ljós og mikill varmi • Varminn myndar þrumuna, loftið þenst út snögglega og myndar hljóðbylgju

10. Eldingar frh • Benjamin Franklin áttaði sig fyrstur á tengslum rafmagns og eldinga -> bjó til fyrsta eldingavarann • Elding velur stystu leið í jörð: • Háhýsi, tré, rafmagnsmöstur (fólk?) • Hlutir jarðtengdir til fyrirbyggingar: • Eldingavari tengdur með vír í jörðu

11. Rafspenna • Til að koma rafeindum af stað þarf orku • Rafspenna: Sú orka sem er fyrir hendi til að hreyfa hverja rafeind • Því meiri spenna – því meiri orku fær hver rafeind • Rafspenna er mæld í voltum (V)

12. 3-3 Streymi rafmagnsRafstraumur: • Rafstraumur er streymi rafeinda eftir vír:Fjöldi rafeinda sem fer um ákveðinn stað í vírnum á ákveðnum tíma • Því fleiri rafeindir – því hærri straumur • Rafstraumur er mældur í amperum [A] • Rafstraumur er táknaður með I • 1A = 6 • 1018 rafeindir á sekúndu

13. Viðnám • Viðnám: Mótstaða efnis gegn streymi rafmagns • Hlutir, sem hleypa í gegnum sig rafmagni, hitna (lýsa) vegna viðnáms • Viðnám, táknað R (resistance), er mælt í ohm [] • Efni hafa mismikið innra viðnám • Lögmál Ohms: I = V / R

14. Rafhlöður • Efnaorku úr efnahvörfum breytt í raforku • Hefur já-skaut og nei-skaut • Spenna milli skautanna ýtir rafeindum af stað • Við tengingu við vír flytjast rafeindir frá nei-skautinu um vírinn í já-skautið • Rafhlaðan endist þar til efnahvörf geta ekki lengur átt sér stað

15. Rafgeymar • Mynda meiri spennu en rafhlöður • Bæði skautin úr blýi • Skautin böðuð í brennisteinssýru • Hægt að endurhlaða • Notaðir í stærri vélar og tæki, t.d. bíla

16. Stefna rafstraums • Rafeindir í vír hreyfast í sífellu í eina stefnu en geta þó breytt stefnu sinni • Jafnstraumur (DC): • Rafeindir hreyfast alltaf í sömu stefnu • Rafhlöður • Rafgeymar • Riðstraumur (AC): • Stefna rafeindanna breytist reglulega • Rafmagn á heimilum • Á Íslandi breytist stefnan 50 sinnum á sekúndu

17. Raforka og rafafl • Raforka: Sá eiginleiki rafmagns að geta framkvæmt vinnu • Rafafl: Sú vinna sem unnin er á tilteknum tíma, þ.e. hversu hratt orkan er notuð • Rafafl er mælt í vöttum (W) • Afl = Spenna • straumur (W = V • A)vött = volt •amper

18. 3-4 Straumrásir • Farvegur sem rafeindir geta streymt eftir Þarf að vera hringrás • Opin straumrás ber ekki rafmagn • Rofar opna eða loka straumrásum

19. Tengingar straumrása • Raðtenging • Rafeindir komast aðeins eina leið • Ef einn hlekkur rofnar opnast öll straumrásin Jólaljósaseríur eru stundum raðtengdar • Hliðtenging • Rafeindir hafa nokkrar mögulegar leiðir • Þó einn hlekkur rofni haldast aðrar straumrásir lokaðar • Rafmagn á heimilum er hliðtengt

20. Öryggi og rafmagn • Rafmagnstæki og vatn fara illa saman • Hlúa skal vel að rafmagnssnúrum • Ekki ofhlaða fjöltengla • Ef ekki er verið að nota raftengdan hlut skal taka hann úr sambandi • Nota aldrei stærri öryggi en lagnirnar leyfa

21. Vör • Vör: Öryggi í raflögnum • Mismunandi gerðir vara: • Bræðivör: Búin silfurþræði sem bráðnar við of mikinn straum • Sjálfvör: Opna straumrás ef of mikill straumur fer um hana • Gegna því hlutverki að grípa inní ef rafmagnstæki bilar eða gallar leynast í raflögnum, rjúfa straum

22. Raforka á Íslandi • Rafmagn framleitt í miklu magni • Fyrsta virkjunin í Hafnarfirði 1904 • Mismunandi gerðir virkjana: • Vatnsaflsvirkjanir • Gufuaflsvirkjanir • Eldsneytisstöðvar • Heildarafl orkuvera um 1000 MW

23. 3-5 Segulmagn Segulmagn orsakast af aðdráttar- og fráhrindikröftum sem rekja má til þess hvernig rafeindir hreyfast í efni. myndband

24. Segulkraftar Eru sterkastir næst endum hvers seguls Annar endinn heitir norðurskaut, en hinn heitir suðurskaut Samstæð skaut hrinda hvort öðru frá sér, en ósamstæð skaut dragast hvort að öðru Kraftanna gætir allt í kringum segulinn. Það er vegna þess að segullinn hefur í kringum sig segulsvið.

25. 3-6 Segulmagn úr rafmagni Segulmagn er nátengt rafmagni vegna þess að þessi fyrirbæri byggjast bæði á hreyfingu rafeinda Þegar rafstraumur flyst eftir vír myndast segulsvið umhverfis vírinn. Með þessu móti er hægt að nota rafstraum til þess að búa til segulsvið

26. Rafseglar eru notaðir í síma, þvottavélar dyrabjöllur, og margt fleira Rafhreyfill er tæki sem breytir raforku í vélræna orku

27. 3-7 Rafmagn úr segulmagni Þegar leiðari hreyfist í segulsviði flæða rafeindir um leiðarann og mynda rafstraum Stórir raflar sem notaðir eru í orkuverum framleiða gríðarmikla raforku Rafmagn sem framleitt er með rafli er flutt með háspennulínum og miðlað til notenda frá þeim vídeó um rafsegla

28. Upprifjunarmyndband um rafmagn og segulmagn Ýttu á myndina