Hvordan finne elektrisk energi i tilknytning til batterier, dynamo og solceller ol.

Om vi ikke kjenner effekten slik man vanligvis gjør i forbindelse med elektriske apparat som er knyttet til strømnettet (effekt er vanligvis oppgitt fra produsent), så er det mulig å måle den med  relativt enkle hjelpemidler. Bildet til høyre viser et såkalt multimeter som kan måle både elektrisk strøm og elektrisk spenning. Når man kjenner begge disse finner man effekten utfra følgende formel:

 

 

Eksempel: Hva er effekten i strømkretsen hvor en pære er knyttet til et batteri:  

Figuren til venstre viser strømkretsen og målet er å finne effekten til pæra i dette tilfellet. Vi bruker et vanlig analogt multimeter. Slike multimeter kan vanligvis måle mange størrelser. Her vil vi konsentrere oss om å måle elektrisk strøm og spenning. Ved hjelp av en bryter kan vi da stille multimeteret inn slik at det kan måle likespenning (DCV = Direct Current Volt) eller likestrøm (DCA Direct Current Ampere). Her følger noen tips til bruk av multimeteret som skal brukes i forbindelse med øvingene.

Voltmeter: Merk at når multimeteret står innstilt som voltmeter (ACV eller DCV), er det stor indre resistans (motstand) i instrumentet. Sjansen for å ødelegge noe er relativt liten. Påse likevel at + koples til + ved likestrøm, og at vi ikke stiller voltmeteret på en lavere verdi enn den vi skal måle. Om du er usikker, så still voltmeteret på en relativt høy verdi i starten. Vri så heller bryteren til lavere verdier om viseren ikke gir utslag. Merk videre at vi ikke trenger å gjøre noe med strømkretsen vi skal måle spenninger i. Vi berører bare to koblinghspunkter i strømkretsen, og voltmeteret vil da vise spennigen mellom disse punktene.

Amperemeter: For å måle strømmen gjennom en eller annen leder, er det nødvendig å bryte strømkretsen og kople amperemeteret (multimeter innstilt i DCA-området) inn i strømkretsen. En avslått bryter er et fint sted å måle strøm. Når multimeteret er innstilt som amperemeter er det også svært sårbart for feil bruk. Resistansen i et amperemeter er liten. Sender vi for mye strøm gjennom amperemeteret vil vi ødelegge en sikring. Det er derfor viktig at vi vet at amperemeteret tåler den strømmen som vi skal måle. Still derfor alltid amperemeteret inn på høyeste verdi om du er usikker. NB. Om vi kobler et amperemeter til en strømkrets som om det skulle vært et voltmeter, vil vi sannsynligvis kortslutte kretsen og ødeleggelser kan skje. Når det gjelder strøm fra små batterier, solcelle og dynamoer, er strømstyrkene så små at sjansen for å ødelegge ting er liten.

Fremgangsmåte
1
Still først inn bryteren til det aktuelle området. Når bryteren står i et område som er markert med V (DCV eller ACV) vil mulitimeteret fungere som et voltmeter. Når bryteren står i et område som er marktert med A (ACA), fungerer den som et amperemeter. Still videre bryteren inn på det laveste tallet over den verdien vi regner med å måle. Om vi er usikker, stiller vi bryteren på en høy verdi og så vrir vi heller nedover inntil viseren får et passe utslag.
2 Merk at amperemeter skal koples i serie og voltmeteret parallelt. Forskjellen på seriekopling og parallellkopling er vist på figurene. Rød ledning betyr vanligvis + og svart betyr -. Om det koples feil slik at viseren slår ut i feil retning, må vi bytte om på ledningene.
3 Bruk så den skalaen som helt til venstre har tallet som bryteren peker på. På vårt analoge multimeter finnes tre ulike skalaer for avlesing av spenning og strøm. Det som avgjør hvilke av disse skalaene vi skal bruke, er innstillingen av bryteren. De tre skalaene ender med 250, 50 eller 10 som høyeste tall. Bryteren kan så stilles på et tall som begynner med tilsvarende siffer. Merk at 2,5 og 250 begge begynner med sifrene 25.

Om vi så f.eks. finner at spenningen U= 4,1V og strømmen A=240mA så får vi følgende effekt:

 

Modeller av strømforsyning

Generelt kan vi si at elektriske energi overføres fra en strømkilde til en belastning . Figuren til høyre vises ulike eksempler på strømkilder og belastninger som man kan bruke i skolesammenheng. Batterier, solcelle (solcellepanel om flere celler er koblet sammen) og elektromotorer som dreies runt vil alle gi likestrøm. Likestrøm betyr at den elektriske strømmen bare går en veg gjennom ledningene som forbinder strømkilde og belastning. En vanlig sykkeldynamo vil på den andre siden gi vekselstrøm. Vekselstrøm vil si at retningen til strømmen i ledningene som forbinder strømkilden og belastningen vil veksle. Strømmen vil da skifte retning mange ganger i sekundet. Merk at en elektromotor trenger likestrøm for å dreie på normal måte. En lysdiode som får tilført vekselstrøm vil vare lyse når strømmen går en veg, og mår den får tilført vekselstrøm vil den blinke. Men vekslingen vil i mange tilfeller gå så fort at det for oss ser ut som om lysdioden lyser jevnt.

 

Bildene viser eksempler på utstyr man kan bruke i forbindelse med at elever lager modeller av strømforsyning.  

 

 

 

Om man ønsker å omforme vekselstrøm til likestrøm trenger man dioder som er koblet slik som bildet til venstre viser. En diode er en liten elektronikkomponent som bare slipper strøm gjennom i en retning. En lysdiode gjør da det samme, men den tåler da ikke så mye strøm og i tillegg vil den da lyse når det går strøm gjennom den.

 

 

"Muskelkraft", "vannkraft" og "vindkraft" i skolen

Skissene viser hvordan man enkelt kan lage kraftverk ved hjelp av en dynamo og en likeretter (4 dioder).