Naturfag 9 trinn En bok laget av 9a,2014-2015, Grødem skole
Innholdsfortegnelse: ● Grunnleggende kjemi -Stoffer og reaksjoner ● Kroppen -Samspill og styring ● Elektrisitet -Ladningenes rundreise ● Tobakk og rusmidler
GRUNNLEGGENDE KJEMI -stoffer og reaksjoner
Innholdsfortegnelse: ● Historien om menneskets studier av hvordan stoffene er oppbygd ● Skallmodell og skymodell ○ Likheter mellom skallmodell og skymodell ○ Ulikheter mellom skallmodell og skymodell ● Atomer ○ Isotoper, atomkjerne, atomnummer, atommasse og atomskall ○ Hvordan er atomet bygd opp? ○ Elektronparbinding ○ Måten atomer er bundet sammen på gir stoffet ulike egenskaper ○ Forskjellen på elektronparbinding og ionebinding ● Det periodiske system ● Grunnstoffer ● Metaller og IkkeMetaller ● Hva kjennetegner oppbygningen til metaller? ● Grunnstofffamiliene: ○ Edelgassene ○ Halogenene ○ Alkalimetallene ● Åtteregelen ● Positive og negative ioner ● Ionebinding ● Saltenes egenskaper ● Kjemiske formler ● Kjemisk reaksjon ● Reaksjonlikninger
Historien om studier av hvordan stoffene er oppbygd. Det er vanskelig å skaffe seg kunnskap om partikler vi ikke kan se med det nakne øyet, men vi har fått mye kunnskap ved å studere hvordan stoffer reagerer med hverandre. Filosofen Demokrit hevdet at stoffer ikke kunne deles opp i det uendelige, og denne partikkelen kalte han atom som betyr udelelig. En utbredt idé var at alle stoffer er ulike blandinger av fire elementer: ild, luft, jord og vann. Alkymistene ledet naturvitenskapen inn i et blindspor i jakten på “ de vises stein”. Med vitenskapelige eksperimenter kom vitenskapen framover, kjemikeren John Dalton gjenopplevet ideen om atomer etter 2000 år. Demokrit utviklet atomteorien videre. Han mente ikke bare atomets form, men at også størrelse kunne variere. Atomet består av tre partikler: protoner, elektroner og nøytroner. Protonene er positivt ladde, elektronene er negativt ladde og nøytronene er nøytralt ladde. I et atom finnes det en kjerne med protoner og nøytroner med elektroner rundt. Skallmodell Skallmodellen: Elektronene kan bare være i bestemte elektronskall. Niels Bohr lanserte en atommodell som liknet på Rutherfords modell. Bohr tenkte at elektronene beveger rundt atomkjernen i bestemt avstand, kalt nivåer eller skall. Skallmodellen er en modell for beskrivelse av atomet. Det skal forestille at nukleonene i kjernen og elektronene som beveger seg i baner rundt. Skallmodellen er en nyttig atommodell i kjemiundervisningen. I en slik modell tenker vi oss at elektronene beveger seg i skall omkring atomkjernen. I en skall modell tenker vi oss at det er mulig å ha 2 elektroner i innerste skall, 8 elektroner i skall nr. 2. Og 18 i skall nr 3. Vi tenker oss at atomene kan ha mange flere skall, men at atomet alltid ønsker seg 8 elektroner i ytterste skall.
Skymodell Skymodellen: er atomet hvor vi tenker oss elektronene som en sky rundt atomkjernen. D.v.s ett elektron kan være flere steder samtidig, som vanndråper i en vanlig sky.. Elektronene kan være overalt, flere steder samtidig, men er oftest i bestemt nivåer i skymodellen. Likheter mellom skallmodell og skymodell Begge kan beskrives på to forskjellige måter. På samme måte er begge modellene av atomet like riktige. Noen ganger er det lurt å bruke skallmodellen til å beskrive atomet, mens det i andre tilfeller er mest fornuftig å bruke skymodellen. Ulikheter mellom skallmodell og skymodell Forskjellen er at skymodellen har mange elektroner som en sky hvor ett elektron er flere steder samtidig, og skallmodellen har elektroner der de går i bestemte baner, og beskrives som en “ball” som går i bane rundt. Atomer Isotop av et grunnstoff er atomkjerner som har likt atomnummer, men har ulik masse, altså ulik atomvekt. Vi kan si at det er ulike versjoner av samme grunnstoff. På grunn av ulik masse har isotoper andre egenskaper. Isotoper er da ikke et grunnstoff, men et uttrykk for når et grunnstoff har ulikt antall nøytroner. På denne illustrasjonen ser man lettere hva uttrykket isotop innebærer. “H” står for hydrogen og tallet ovenfor viser massen til grunnstoffet. Tallet nedenfor viser atomnummeret. Inni sirkelen vises hvor mange protoner og nøytroner hydrogen
inneholder. Og vi ser her hvordan antall nøytroner i Hydrogenatomet kan varierer. Vi har da altså isotoper av samme grunnstoff. En atomkjerne er den sentrale kjernen i et atom. Kjernen til atomet består av kjernepartikler eller nukleoner. I hovedsak en eller flere positiv ladde protoner. Nukelon er samle navnet til Nøytron og proton. Her kan du se hvordan kjernen til et atom ser ut inni. De røde er nøytroner og de blå kulene er protoner. Et Atomnummer er lik antall protoner i en atomkjerne. Er det 4 protoner i en kjerne er atomnummeret 4, er det 3 protoner er atomnummeret 3. Se alle grunnstoffene her. På bilde under ser du at det er tre røde p’er som står for de antall protonene og de blå som nøytroner. En atommasse er den gjennomsnittlige massen av isotoper i et grunnstoff. Den relative atommassen for hvert grunnstoff er gitt i grunnstoffenes Periodesystemet. D.v.s at dersom isotopene av et grunnstoff har massen 1U, 2U og 3U, blir den relative massen på dette da 1+2+3/3=2U. Relativ atommasse ble tidligere kalt atomvekt. Ulike isotoper har ulike atommasser. Et Atomskall er flere baner som går rundt atomkjernen. (Se lenger opp i dokumentet for å se hva en atomkjerne er). I det ytre skallet er det åtte elektroner. “Åtteregelen: Atomer med åtte elektroner i det ytre skallet er særlig stabile. Edelgassene har fulle ytterskall fra naturens side. Andre grunnstoffers atomer oppnår fulle ytterskall gjennom kjemiske reaksjoner” hentet fra Tellus 9. Dette betyr at hvis et atom har 7 elektroner i ytre skall, “Prøver det å ta” elektroner fra andre (som altså skjer i en kjemisk reaksjon.)
Hvordan er atomet bygd opp? Et atom er bygd opp av protoner (p+), nøytroner (n)og elektroner(e). Protoner og nøytroner kan deles opp i mindre biter som kalles kvarker som kan deles opp igjen. Elektronene kan ikke deles opp i mindre biter. Derfor kalles elektroner elementærpartikkel. For å kunne måle massen til atomene bruker du en massetetthet som kalles atommasseenhet som også forkortes til u. 1u er omtrent det samme som 1,67*10 opphøyd i 27kg, som er det samme som 0,00000000000000000000000000167kg. Et proton har f.eks en masse på 1u. Nøytronet ligger også i kjernen til atomet. Elekronet ligger utenfor kjernen og har en masse på 1/2000 u. Det vil si at protonet er 2000 ganger større enn nøytronet. Elektronet og protonet har like stor elektrisk lading, mens elekronet har negativ ladning. Hydrogenatom Heliumatom Et proton i kjernen To protoner i kjernen Et elektron i ytterste skall To nøytroner i kjernen To elektroner i ytterste skall Natriumatom Oksygenatom Elleve protoner i kjernen Åtte protoner i kjernen To elektroner i innerste skall To elektroner Åtte elektroner i det neste skallet Seks elektroner i ytterste skall Et elektron i ytterste skallet Her er en video som viser hvordan disse fire ulike atomer er bygd opp.
Elektronparbinding Alle atomene untatt Hydrogen og Helium vil ha åtte elektroner i det ytterste skallet slik at det blir stabilt. Dette bygger på en regel kalt oktettregelen. Neon, argon, krypton, xenon og radon har allerede åtte elektroner i det ytterste skallet. Det har ikke de andre atomene, og derfor vil de gå sammen med andre atomer slik at de også får åtte elektroner i det ytterste skallet. For eksempel kan et karbonatom som har fire elektroner i det ytterste skallet gå sammen med et annet karbonatom slik at de til sammen får åtte elektroner i det ytterste skallet. Når atomene deler elektroner kalles dette elektronparbinding. Måten atomer er bundet sammen på gir stoffet ulike egenskaper Måten atomet er bygget opp på, bestemmer atomets egenskaper: Om det er stabilt eller ustabilt, nøytralt, negativt eller positivt. Et atom med like mange protoner og elektroner er nøytralt, et med flere elektroner enn protoner blir negativt, og et med flere protoner enn elektroner blir positivt. Når et atom ikke er nøytralt blir det kalt ion. For at et atom skal være stabilt må det ha åtte elektroner i det ytterste skallet. Dersom ikke har det, kan det gå sammen med andre atomer slik at de sammen får åtte elektroner i ytterste skall slik at de blir stabile. Natrium for eksempel har kun et elektron i det ytterste skallet, og er derfor veldig ustabilt. Men i skallet innenfor er det åtte elektroner. Derfor vil natrium gi bort det ene elektronet i det ytterste skallet slik at det får åtte elektroner. Natrium kan for eksempel gi
det ene elektronet sitt til klor som har syv elektroner i det ytterste skallet slik at begge får åtte elektroner. Når natrium gir fra seg et elektron får det et mindre elektron enn protonene. Da blir atomet et positivt ion, men siden klor får et elektron for mye blir det negativt. Det er altså slik at noe som er negativt og noe som er positivt blir trukket sammen som en magnet. Sammen blir disse nøytrale. Dette kalles en ionebinding. Forskjellen på elektronparbinding og ionebinding Elektronparbinding er når to atomer deler på elektroner slik at de blir stabile. Ionebinding er når atomene tiltrekkes av hverandre for den ene er negativ og den andre positiv, slik at de sammen blir nøytrale. Det periodiske system Periodesystemet er en kjemisk tabell. Periodesystemet er satt opp etter grupper og perioder. Periodene går vannrett og gruppene går loddrett. Periodesystemet er satt opp i loddrett rekkefølge etter hvor mange elektroner de har i det ytterste skallet. Hvis det er mer eller mindre enn 8 elektroner i ytterste skall, er ikke stoffet stabilt.
Grunnstoffer Et grunnstoff er et naturlig stoff. Noen grunnstoffer spiller en viktig rolle i naturens prosesser som hydrogen, oksygen og nitrogen. Andre grunnstoffer er materialer som jern, kobber, sølv, gull og platina. Noen grunnstoffer er sjeldne. ● Gull var et av de første metallene som ble bearbeidet av mennesker. På grunn av at det kom i en ren og naturlig form var lett å arbeide med og hadde et vakkert og holdbart utseende. Forkortes, Au og har atomnummer 79. ● Kvikksølv er et kjemisk grunnstoff med symbol Hg og har atomnummer 80. ● Jern er et grunnstoff med kjemisk symbol Fe og har atomnummer 26. ● Platina er et grunnstoff med kjemisk symbol Pt og atomnummer 78. ● Natrium er et grunnstoff med kjemisk symbol Na og atomnummer 11. ● Titan er et grunnstoff med kjemisk symbol Ti og atomnummer 22. ● Hydrogen, eller vannstoff, er et grunnstoff med kjemisk symbol H og atomnummer 1. ● Kobber eller kopper er et grunnstoff med kjemisk symbol Cu og har atomnummer 29. ● Klor er et grunnstoff med kjemisk symbol Cl og atomnummer 17. ● Nitrogen eller kvelstoff er et grunnstoff med kjemisk symbol N og atomnummer 7. ● Magnesium er et grunnstoff med kjemisk symbol Mg og atomnummer 12. ● Kalsium er et grunnstoff med kjemisk symbol Ca og atomnummer 20. Metaller Det er metaller vi har mest av blant grunnstoffene. Metallet Wolfram består av 5 isotoper, av de er 3 stabile og 2 ustabile. Det er et hardt stålgrått tinnhvitt middel som kan kuttes med skjærfil. Av grunnstoffene har wolfram det høyeste smeltepunktet og det laveste damptrykket og den høyeste strekkfastheten. Kalium består av 3 isotoper, av de er 2 stabile og 1 ustabil. Kalium er også et svært mykt materiale som lett kan skjæres med kniv. Med luft oksideres det raskt, og det oppbevares derfor ofte i parafin. Hvis du putter kalium i vann vil det begynne å brenne, slik du ser i denne videoen.
Ikkemetaller Ikkemetallet Hydrogen er det enkleste av alle grunnstoffer. Hydrogengass består av molekyler med kjemisk form H2(g). Ved lave totaltrykk som i verdensrommet og ved svært høy temperatur (f.eks 3000 grader celsius) er molekylene presset i atomer. Karbon består av 2 stabile isotoper. I tillegg finnes det små mengder av den ustabile. Karbon er det fjerde mest utbredte grunnstoffet i universet målt i masse, etter hydrogen, helium og oksygen. Man finner karbon i solen, stjerner, kometer og i de fleste planeters atmosfære. Fosfor består av en stabil isotop. I tillegg finnes 22 kunstig ustabile. Fosfor er et grunnstoff som opptrer i mange forskjellige former med forskjellige egenskaper. De vanlige er hvit og rød fosfor. Men det finnes flere andre. Fosfor kan i tillegg puttes inn i glowstick. Slik at de begynner å gløde. Oksygen består av 3 stabile isotoper. Og 14 ustabile. Oksygen ligger i gruppe 16 i det periodiske system. Rent oksygen opptrer som gass ute i naturen. Og er noe vi her på jorda må ha. Svovel består av fire stabile isotoper og 20 ustabile. Ved romtemperatur er svovel et sitrongult fast stoff. Rent svovel er bare en duft, litt lik fyrstikker. Mange blander lukten av svovel med råtne egg, men denne lukten kommer av hydrogensulfid og andre organiske svovelbindinger. Hva kjennetegner oppbygningen til metaller? En metallbinding er en kjemisk binding mellom metallatomer. Det oppstår med atomer som har lav elektronegativitet, og beskrives som en elektronsky som ligger mellom positivt ladde atomer. Metallatomene deler alle elektroner mellom seg og de egenskapene de har.
Metallatomene ligger lagvis og er pakket som kuler. Det var forskeren Frederick Louise som oppdaget metallbindingen 1922. Grunnstofffamiliene: Edelgassene Halogenene Alkalimetallene Det er flere grupper i periodesystemet, de blir også kalt grunnstofffamilier. Mange av gruppene har egne familienavn, som for eksempel edelgasser, halogenene og alkalimetallene. Disse gruppene skal vi se mer på. Gruppene er de som står loddrett i periodesystemet. Edelgassene: Til høyre i periodesystemet finner vi edelgassen som har en spesiell plass blant grunnstoffene. Hvis du ser nøye på atom oppbygningen, kan du se at atomene til alle edelgassene har fulle elektronskall. Edelgassene har imidlertid 8 elektroner i ytterste skall. Noe som gjør dem svært stabile. På grunn av at edelgassene har 8 elektroner i ytterste skall reagerer de verken på hverandre eller med andre grunnstoffer. Navnet edelgass kommer av at grunnstoffene i gruppen er gasser, og at de er veldig stabile eller “trege”. Det blir forklart at reaksjonen til andre grunnstoffer med atomene enten er på jakt etter elektroner for å fulle opp ytterskallene sine, eller vil kvitte seg med elektroner for å få fulle ytterskall. Halogenene: Halogenene er grunnstoffene i 17. gruppe i grunnstoffenes periodesystem. De står nest sist i hver periode og mangler ett elektroner for å ha ett fullt elektronskall, slik et edelgassatom har. Navnet halogen betyr saltdanner, det vil si en som danner salt. Halogenene er fluor, klor, brom, jod og astat. Ved romtemperatur og atmosfæretrykk er fluor og klor gasser, brom en væske og jod og astat faste stoffer. Halogenene er svært giftige og har en stikkene lukt.
Alkalimetallene: Alikalimentalene er den gruppen som er helt til venstre i periodesystemet. Alkalimetallene er så myke at det er mulig å skjære dem med kniv. Alkalimetallene reagerer svært lett med andre stoffer fordi de har bare ett elektron i ytterste skall som de svært gjerne vil bli kvitt for å oppfylle åtteregel. P.g.a at de reagerer så lett med andre stoffer, finner vi dem heller ikke i naturen. Alkaliemetallene reagerer svært kraftig med vann, og lager her en såkalt basisk løsning i vannet. Alkalie er også arabisk ord for basisk. Åtteregelen Alle reaksjonene der atomene lager elektroner, er typisk for grunnstoffer som er periodesystemet til høyre og til venstre. Åtteregelen mener at alle atomer “ønsker seg” 8 elektroner i ytterste skall. Det er mulig for dem å skaffe seg dette på flere måter. I metallene har atomene felles ytterelektroner som beveger seg fritt mellom atomene. Det er på denne måten metallene oppfyller åtteregelen. Åtteregelen er en enkel regel som sier at atomene har en tendens til å knytte seg sammen slik at de har åtte elektroner i sine ytterste elektronskall.
Positive og negative ioner: Det finnes både positive og negative ioner. Positive ioner blir også kalt for kation, og negative blir kalt for anion. Ett positivt ion oppstår når det er flere protoner enn elektroner i atomet, det vil si at et atom har underskudd på elektroner. Mens ett negativt ion oppstår når det er overskudd på elektroner, altså når det er flere elektroner enn protoner i kjernen. Ionebinding Ionene som dannes har motsatt ladning og holder de tett sammen. Dette kalles en ionebinding. Bindingene bygger opp et ionekrystall, der alle ionene har bestemte plasser og danner et fint mønster. Det som skjer når to atomer inngår en ionebinding er at ett av atomene tar til seg ett eller flere elektroner fra det motsatte atom, slik begge atomene får oppfylt åtteregelen. NaCl (koksalt) og AgNO3 (sølvnitrat) er noen kjente ionebindinger. Her gir f.eks Natrium fra seg ett elektron, og blir dermed positiv ladd. Klor tar til seg dette elektronet og blir negativt ladd. Det positive Natrium atomet tiltrekkes seg til det negative Kloratomet, og sammen danner de da en ionebinding. Molekyler som danner forbindelser på denne måten med ionebinding kalles salter. Saltenes egenskaper Natriumklorid er det saltet vi bruker i maten, og derfor kalles stoffet ofte bare koksalt eller bordsalt. Men det finnes også mange andre salter. Reaksjoner mellom ulike positive og negative ioner gir muligheten for for utallige kombinasjoner. Den sterke ionebindingen gjør at alle salter er faste stoffer. Noen ligner på vanlige koksalt, mens andre har en annen form på krystallene eller sterke farger. De fleste salter løser seg i vann. En viktig egenskap ved saltløsninger er at de leder elektrisk strøm, mens salt i fast form ikke gjør det. For å transportere strøm gjennom en strømkrets er det nemlig nødvendig med ladde partikler som beveger seg i kretsen. Så lenge saltet er i fast form, sitter ionene fast i ione gitteret, og saltet er derfor ikke strømleder. Når saltet løser seg i vannmolekylene inn i ionekrystallene og river den fra hva hverandre. Et salt er egentlig et molekyl med ionebinding. Dersom et molekyl holdes sammen av en ionebinding er det altså et salt.
Kjemiske formler Kjemiske formler er ord som i kjemispråket brukes til å forklare hvilke atomer som bygger opp et stoff. Hvert grunnstoff har et kjemisk symbol som brukes i kjemiske formler. Disse symbolene forteller hvilke grunnstoffer som finnes i et stoff. Alle de kjemiske symbolene til grunnstoffene finner du i det periodiske systemet. Alle tallene og bokstavene i en kjemisk formel har en betydning. De forklarer hva stoffet består av. H2O er den kjemiske formelen for vann. Den forklarer at et vannmolekyl består av 2 hydrogenatomer (H2) og et oksygenatom (O). Det er ganske vanskelig å forstå forskjellen på alle bokstavene, tallene og måten de er satt opp på, men i illustrasjonen under forklares forskjellen på O, 2O, O2 og 3O2. Natriumklorid, NaCl, er en annen kjemisk formel. Det er et annet navn for vanlig salt. Natriumklorid består av et natriumatom (Na) og ett kloratom (Cl). Natriumklorid er en ionebinding fordi natrium gir fra seg det ene elektronet i det ytterste skallet sitt til kloratomet. Slik får begge atomene åtte elektroner i det ytterste skallet. Natrium og klor henger da sammen fordi natrium blir
positivt og klor blir negativt. Når de da henger sammen blir de nøytrale. Dette kalles en ionebinding. Kjemisk reaksjon Hensikt: Hensikten med dette forsøket var å demonstrere hva en Kjemisk reaksjon er. Utstyr: sink saltsyre (15%) 3 reagensglass et sammensatt rør klype en liten glasskål kork Fremgangsmåte: Først tok vi noen sinkbiter oppi et reagensglass. Når man heller saltsyre oppi er det viktig at man holder glasset med en klype fordi syre er etsende og derfor er det viktig å vite hvordan vi oppfører oss rundt farlige stoffer. Deretter fylles glasskålen og et reagensglass med vann. Reagensglasset snus på hodet oppi skålen. Korken med røret settes inn i glasset med sink og saltsyre. Den andre enden skal inn i røret med vann. Hydrogenet som dannes presser vannet ut. Resultat: Når alt vannet er presset ut skal det tredje reagensglasset holdes med åpningen inntil det med hydrogenet. Det skal blandes, tennes en fyrstikk og den som holder reagensglassene skal lage en liten åpning. Når hydrogenatomene og
oksygenatomene blandes dannes det en eksplosiv blanding. Videoen viser en ballong fyllt med hydrogengass fra 1937. Det skulle brukes som et transportsmiddel, men et lite gnist og hydrogengass passet tydeligvis ikke så bra sammen... Reaksjonlikningen er: Zn + 2 HCI = H2 (Sink+Saltsyre=Hydrogen) Konklusjon: En kjemisk reaksjon er en prosess hvor ett eller flere stoffer reagerer og danner en eller flere nye stoffer. Når to atomer kobles sammen danner det et nytt stoff. De stoffene som kobles sammen, kalles reakanter, og det som blir dannet kalles reaksjonsprodukt Reaksjonlikninger I en balansert reaksjonlikning er det like mange atomer på hver side, for eksempel: 2H2 + O2 =2H2O En ubalansert reaksjonlikning betyr at det er ujevnt med atomer, som for eksempel vann(H2O ) I en H2O ligninger er det 1 helium atom og 2 oksygen atomer H2 + O2 = H2O Eksempel på balanserte reaksjonligninger: Ligningen for vann+karbondioksid ser slik ut: CH4 + 2 O2 = CO2 + 2 H2O Likningen for Hydrogen ser slik ut: Zn + 2 HCI = H2 (Sink+Saltsyre=Hydrogen) Eksempel på ubalanserte reaksjonligninger: Ligningen for vann ser slik ut: H2 + O2 = H2O
KROPPEN Samspill og styring
● Hjernene (her) ● Øyet (her) ○ Hvordan fungerer synet ditt? (her) ● Øret (her) ○ Det ytre øret (her) ○ Mellomøret (her) ○ Det indre øret (her) ○ Hvordan fungerer hørselen (her) ● Livvektsansen (her) ○ Hva er likevektssansen? (her) ○ Hvordan virker likevektssansen? (her) ● Hvordan foregår en refleksbevegelse? (her) ○ Elevforsøk: Innlærte reflekser (her) ● Sansene (her) ○ Smak (her) ○ Lukt (her) ○ Syn (her) ○ Hørsel (her) ○ Følelse (her) ● Hormoner (her) ○ Hypofysen (her) ○ Hormonsystemet (her) ○ Hvordan styrer hormonene ulike prosesser i kroppen?(her) ● Hvordan fungerer nervesystemet og sansene sammen? (Her) ● Hvordan en nervecelle er oppbygd (Her) ● Hvordan er nervesystemet oppbygd? (Her) ● Diabetes (Her) ○ Diabetes 1 (Her) ○ Diabetes 2 (Her)
○ Forskjeller på diabetes type 1 og type 2 (Her) Hjernene Vi har to hjerner og de heter storehjernen, lillehjernen. I storehjernen er det to deler og de heter mellomhjernen og midthjernen. Hver av hjernene har sin funksjon, som for eksempel storehjernen. Den tar initiativ til muskelbevegelsen, men trenger hjelp av lillehjernen for å koordinere seg frem. Vi har også høyre side av hjernen og venstre side av hjernen. Venstrehjernen styrer høyredelen av kroppen og høyredelen styrer venstredelen. På bildet på siden kan du se hva de to hjernehalvdelene gjør og hvilke egenskaper de har. Mange sier at venstrehalvdelen er den logiske delen og høyredelen er den kunstneriske delen. I en voksenhjerne som veier ca 1,5 kg så er det 100 000 000 000 (1 milliard) nerveceller og hver av dem har kontakt med tusenvis av andre celler.
Øye Senehinnen: er det hvite området vi ser utenfra. Regnbuehinnen: er den fargede delen av øyet. Regnbuehinnen har et hull, pupillen, i midten og muskler som gjør at pupillens størrelse kan justeres etter lyset. Hornhinnen: er den fremste delen av øyet når øyelokkene er åpne. Hornhinnen er blank og klart gjennomsiktig. Pupillen: er hullet midt i regnbuehinnen. Pupillens størrelse justeres med muskler i regnbuehinnen. Den endrer størrelse i forhold til lyset mot øyet. Det er gjennom pupillen at lyset slippes inn i det indre av øyet. Linsen: ligger like bak pupillen. Her blir lyset det systemet i øyet oppfatter (altså det bildet vi ser) snudd. Konjunktiva: er en slimhinnemembran som dekker den hvite delen av øyet og innsiden av øyelokkene. Glasslegemet: er den geleaktige væsken som fyller området mellom linsen og netthinnen. Årehinnen: er en tynn blodrik hinne som ligger mellom senehinnen og netthinnen i øyet. Synsnerven: er en nerve som overfører synsinformasjon fra øyets netthinne til hjernen.
Den gule flekken: Den gule flekk tar vare på menneskets synsskarphet, altså den som gjør at vi klarer å fokusere på ting. Netthinnen: er den delen av øyet som «leser bildet» vi ser. Hvordan fungerer synet ditt? Alle dine synsinntrykk oppstår gjennom lysstråler fra dine omgivelser som går inn gjennom pupillen i øyet. Lyset går gjennom hornhinnen og inn i øyet gjennom pupillen og linsen. Linsen ligger bak pupillen. Her blir lyset det systemet i øyet oppfattet (altså det bildet vi ser) snudd. Lysstrålene når frem til netthinnen, der et klart bilde lages. Allerede på netthinnen jobbes bildene med, innen de sendes videre til synssentret i hjernen for full bearbeidelse og tolkning. Her kan du se en video som forklarer mer forståelig. Netthinnen består av to typer synssceller, tapper og staver. Tappene er konsentrert til \"den gule flekken\", et lite sted på netthinnen, og gjør at du ser skarpt og skiller farger fra hverandre. Stavene ligger utenfor dette området og gjør at du blant annet kan se i mørket. Øret Øret er delt inn i tre ulike hoveddeler: Det ytre øret, mellomøret og det indre øret. Disse delene inneholder flere ulike mindre deler og har ulike oppgaver. Delene er avhengig av hverandre for at hørselen skal fungere. I hver hoveddel er det også andre små deler som har ulike oppgaver i hørselen.
siden”. Det ytre øret består av øremuslingen, øregangen og trommehinnen. Øremuslingen sitter ytterst på kanten av øret som stikker ut av kroppen vår. Den har i oppgave å ta i mot lydbølgene. Deretter kommer øregangen som er en ca 2 centimeter lang gang som lydbølgene ledes gjennom. Innerst inne i øregangen ligger trommehinnen som settes i bevegelse når lydbølgene treffer den. Den består av et ytre hudlag og har en slimhinne innerst. Det ytre øret Delene i det ytre øret er de ytterste delene av øret og de delene vi kan se fra “utsiden” Mellomøret Mellomøret ligger mellom trommehinnen og det indre øret, og skal danne en forbindelse mellom disse delene. I mellomøret ligger noe som vi kaller ørebeinskjeden. Ørebeinskjeden består av hammeren, ambolten og stigbøylen. Hammeren er festet til trommehinnen, mens stigbøylen er festet til det ovale vinduet (åpningen til det indre øret). Trommehinnen gjør at hammeren slår på ambolten, da oppstår det vibrasjon som går via stigbøylen til det indre øret. Fra mellomøret går det en kanal som blir kalt
øretrompeten. Den går ned til den indre delen av nesen. Denne kanalen gjør at det kan komme trykk både på innsiden og utsiden av trommehinnen. Det indre øret I det indre øret ligger en del som blir kalt labyrinten. Denne delen består av to deler som representerer to ulike sanser: Likevektssansen og hørselen. Delen for hørselen blir kalt sneglehuset. Sneglehuset inneholder hårceller som gjør svingningene om til elektriske signaler som føres videre til hjernen via hørselnerven. Delen for likevektsansen blir kalt ulike ting, men et navn som blir mye brukt er buegangene. Hvordan fungerer hørselen? Hørselen fungerer slik som dette: Lydbølger føres inn i ørekanalen og setter trommehinnen i bevegelse. Trommehinnen vibrerer til lyden, og hammeren som er festet til trommehinnen slår på ambolten. Da vibrerer det inn i skjellettet og videre til ørekjeden til sneglehuset. Vibreringen gjør slik at væsken i sneglhuset kommer i bevegelse. Væskebevegelsen gjør slik at hårcellene bøyes. Hårcellenes bevegelse blir omgjort til nervesignaler som registreres av hørselsnerven. Hårcellene i den ene enden sender ut informasjon med lav frekvens, mens hårcellene på den andre siden sender ut med høy frekvens. Høy frekvens er lyse skarpe lyder, mens lav frekvens er en mørk dunkende lyder. Det er det som er lyden vi hører, mens hørselsnerven sender signaler til hjernen, og da registreres det som lyd.
Likevektssansen Likevektssansen blir også kalt for balansesansen, og er det som gjør at vi ikke faller over ende når vi reiser oss opp. Likevektssansen, sammen med blant annet øyet, gjør at vi kan holde balansen. Den registrerer hodets bevegelser og stilling, og hjelper oss til å holde balansen. Hvordan virker likevektssansen? Likevektsorganet finner du i det indre øret. Det består av tre halvsirkelformede bueganger som inneholder nerver som regulerer likevektssansen. Bildet til høyre viser et snitt av en buegang. I væsken i buegangene finnes det en haug med små geléaktige blærer. Disse blærene beveger seg etter hodets bevegelser. Små krystaller inni i blærene påvirker små hår på nervecellene i buegangene, og gjør at sansecellene kan sende signaler via balansenerven til hjernen om hodets bevegelse.
Balanse skapes hovedsaklig av tre av sansene våre. Likevektssansen, synet og trykksansen på fotbladet. Hjernen tolker og sammenligner signalene fra likevektssansen, synet og trykket mot fotbladene, og finner ut om kroppen står ustødig eller i balanse. Hvis du snurrer rundt deg selv veldig fort, beveger væsken i buegangene seg så fort at væsken fortsetter å bevege seg når du slutter å snurre rundt. Siden væsken fortsatt er i bevegelse, kan det føles som om du fortsatt går rundt. Det er dette som gjør at vi av og til kan føle oss svimle etter å ha snurret rundt. Av og til kan hjernens tolkning av signalene fra sansene ikke stemme med hverandre. Et eksempel på dette er når du sitter i bil og leser en bok. Synet opplever at vi sitter i ro fordi den ser ned i boken, mens likevektssansen opplever bevegelse fordi bilen kjører framover. Hjernen blir forvirret og tenker at hvis det ikke stemmer mellom sansene, er en av dem ødelagt. Sanseødeleggelse kan forårsakes av gift, derfor sender hjernen signaler om å kaste opp giften som den tror har ødelagt en av sansene. Grunnen til at vi blir kvalme i bil er at vi forvirrer hjernen ved å sende motstridende signaler om at vi sitter i ro og er i bevegelse samtidig. Derfor kan det hjelpe å se framover på veien slik at både synet og likevektssansen sender signaler om at en er i bevegelse. Hvordan foregår en refleksbevegelse? Refleksbevegelse er en bevegelse vi ikke bevisst kan styre. Hvis vi bruker et eksempel hvor du blir dyttet bakover. Da klarer du ofte å reise deg opp igjen slik at du ikke faller. Det som egentlig skjer er at når du blir dyttet, sendes elektriske signaler fra musklene i foten opp til ryggmargen , som har kontakt med hjernen. Ryggmargen skal derfor bestemme hva som skal skje. De elektriske signalene har ikke tid til å gå opp til hjernen, og det er derfor de sendes til ryggmargen.
Ryggmargen gjør da slik at vi strammer musklene i beinet, og strekker oss opp igjen slik at vi derfor ikke faller. Det samme er det som skjer hvis du brenner deg. Hvis du tar på noe som er varmt, sendes elektriske signaler til ryggmargen fra nervecellene i armen, og da strammer du noen muskler i armen som gjør at du trekker armen tilbake. Elevforsøk: Innlærte reflekse\ Hensikt: Vise at det er lett, og går raskt å lære opp refleksen. Vise hva innlærte reflekser er. Utstyr: Blits, alarm, en testperson, og en til å utløse alarm og blitz Figur: Fremgangsmåte:
Vi satt på et rom hvor den personen som ledet forsøket satt rett foran den frivillige. En alarm skulle utløses rett før vi utløste en blitz. Når blitzen kommer på blir pupillene mindre på grunn av lyset. Det gjør de fordi det ikke skal bli så fryktelig mye lys rett på øyet. Hvis det er mørkt på et rom er øynene store slik at vi skal klare å se bedre. Alarmen følgt av blitzen, fortsatte vi med ca 15 ganger, med 1530 sek mellomrom mellom hver gang. Den siste gangen skrudde vi kun på alarmen, og ikke blitzen. Resultat: Resultatet ble ikke særlig vellykket, for vi klarte ikke helt å se riktig på øynene. Det som skulle skje var at pupillen i øyet skulle bli mindre, for det er som en refleksbevegelse. Hjernen har koblet alarmen som at blitz skal komme rett etterpå. Når hjernen vet at en blitz kommer til å komme, blir da pupillene automatisk mindre. Konklusjon: Det går raskt å lære opp refleksen. Hvis man gjør noe gjentatte ganger, kan man trene opp refleksen til å gjøre noe automatisk. For eksempel i dette forsøket trenes refleksen opp til å minske pupillene etter alarmen, for å beskytte seg mot lyset. Refleksen “kjenner igjen” alarmen og gir beskjed om å beskytte mot lyset som kommer etterpå. Sansene Vi har 5 sanser. Det er sansene som gir nervesystemet informasjon om det som skjer i og utenfor kroppen, det som er nødvendig for å kunne styre kroppens funksjoner. Visste du at ca. 80 % av alle sanseinntrykk går gjennom øynene? Smak Smaksansene ligger på tungen fordi du må ha det i munnen for å kjenne smaken. Du må være i kontakt med smaken på tunga, men i nesen så kan du lukte det. Vi kan bare
skille mellom fem ulike smaker: bittert, søtt, surt, umami og salt. Det er viktig å ha smaks sansen fordi det kjenner om det er foreksempel er bittert. Giftige bær og planter smaker oftest bittert. Ting som smaker søtt inneholder mye karbohydrater. Karbohydrater trenger vi fordi de gir kroppen energi. Lukt Luktesansen er en kjemisk sans fordi den sansen registrer kjemiske stoffer rundt dem. Du har sikkert opplevd at du lukter noe som er ganske langt i fra deg. Det er fordi du ikke må være i kontakt med lukten. Men med smaks sansen så må du være i kontakt med smaken. De fleste luktene vi lukter er gasser som finnes i lufta. Det som gjør at vi kan registrere disse luktene er at vi har noen sanseceller som er øverst i nesehulen. På tuppen av disse sansecellene, som kalles lukteceller, stikker det små tråder ut. Det som skjer er når vi puster inn så passerer lufta disse trådene. Lukten påvirker trådene og det får sansecellen til og sende en beskjed til hjernen. Den beskjeden kalles nervesignal fordi det signalet blir sendt fra en luktecelle til hjernen. Det finnes over 1000 forskjellige lukter. Syn Syns sansen er ganske viktig for oss mennesker fordi vis vi ikke hadde hatt syns sansen da kunne vi ikke ha sett noen ting. For eksempel: Hvis jeg hadde gått i et helt mørkt rom da hadde jeg vært redd for at jeg
skulle falle og slå meg i en stol, slå hodet mitt i en lampe. Det er i sånne situasjoner vi trenger syns sansen. 70% av alle sanscellene ligger i øynene. Hørsel Vi er omgitt av lyder hele tiden. Det er hørselssansen som gjør slik at vi oppfatter lyd. Hørselssansen er viktig for den hjelper oss med å unngå fare, den hjelper deg med å plassere lyder i rommet eller retning i rommet. Det hjelper deg med og oppfatte andre mennesker. Det er hjernen som oppfatter lyd, og den gir oss viktig informasjon om hva som skjer rundt oss. Følelse Følelse er en av de fem sansene. Under huden finnes det nerveceller som registrerer temperatur, trykk og smerte. Signalene blir sendt videre til hjernen som tolker dem og vi forstår hva som skjer rundt oss. Følelsesanser hjelper deg med og unngå smerter. Følelsansen er en av de viktigste sanse fordi når du blir eldre så får du kanskje en kjæreste og da er det utrolig godt å kjenne følelsene av at en annen person kysser deg på leppene. Hormoner Et hormon er et stoff som produseres i kroppen. Kroppen bruker hormoner for å signalisere at bestemte prosesser skal settes i gang. Hormoner produseres i hormonkjertler eller nerveceller, og transporteres til celler i blodet som tar i mot de kjemiske stoffene. Kjente hormoner er Insulin, adrenalin, testosteron og østrogen. Hormoner er stoffer som lages i bestemte kjertler rundt om kring i kroppen, en kjertel er en samling av celler som kan lage eller skille ut ett eller flere stoffer, . Hormoner bringer beskjeder som gjør at kroppens forskjellige organer kan kommunisere med hverandre. Samarbeidet av forskjellige deler av kroppen styres av nervesystemet og hormonene. Når kjertlene får en beskjed sendes det ut i blodet.
Hypofysen Hypofysen er en kjertel med en størrelse på omtrent en fingertupp. Den ligger rett under hjernen. Og den sitter festet til hjernen med hypofysestilken. Den er også kroppens senter for hormonproduksjon. Den regulerer kroppens vekst, utvikling og daglige funksjoner. Hypofysen består av to deler, den fremste delen, og den bakre delen som er litt mindre. Frigjøringen av hormoner fra fremlappen i hypofysen kontrolleres av hypotalamus. Et nettverk av små blodårer knytter hypofysen til hypotalamus. Fremlappen i hypofysen er i kontakt med andre områder av hjernen via hypotalamus. På denne måten kobles nervesystemet og hormonsystemet i kroppen tett sammen. Den fremste delen består av flere ulike kjerteltyper. Hver type skiller seg ut med sitt spesielle hormon. Alle de ulike hormonene har ulike effekter. Her er noen eksempler på hva den fremste delen gjør: Veksthormon, Prolaktin det er det som får brystene til å lage melk og Luteinsiserende hormon det styrer produksjon i eggstokkene og testiklene. Den bakre delen( bakre lapp)produserer ikke hormoner, men skiller to hormoner. De hormonene virker på nyrene og spiller en rolle på og regulere mengden av urin som skal skilles ut. Et hormon er et stoff som produseres i kroppen. Kroppen bruker hormoner for å signalisere at bestemte prosesser skal settes i gang. Eksempler på prosesser som reguleres av hormoner er vekst og aldring. Hormonsystemet, Hormonsystemet virker sammen med nervesystemet. Hormonsystemet er et sakte kommunikasjonssystemet og nervesystemet er raskt. Hormonnivået i kroppen kan reguleres i hjernen via hypothalamus og hypofysen. Hormoner produseres i hypofysen. Vårt blod frakter hormoner rundt i kroppen. Det er mange forskjellige hormoner. Hver og et fungerer på
spesielle celler som er i stand til å motta og svare på de beskjedne som hormonene sender. Hormonene styrer: ● Vekst og utvikling ● Hvordan kroppen fungerer ● Vårt humør ● seksuell funksjon ● reparerer ● Hjernen Hvordan styrer hormonene ulike prosesser i kroppen? Hormonene er en måte kroppen kommuniserer på. Det er et slags transportbånd mellom hjernen og organene som forteller hva som skal skje i kroppen. De produseres i hypofysen i hjernen, og sendes rundt i kroppen via blodstrømmen. Hormonene sendes da ut fra hjernen og rundt til de forskjellige cellene i kroppen. Det er derfor kroppen bl.a forandrer seg, og slike hormoner kan utløses over natten. Adrenalin er et hormon som er stress eller frykt, og det utløses til musklene for at vi skal få krefter til å løpe fra frykten. Det vil si at vi får ekstra krefter fordi dette hormonet utløses. To andre hormoner er ghrelin og leptin. Hovedmålet til ghrelinet er å holde vekten oppe og hindre matmangel. Det er dette hormonet som utløses når man går ned i vekt. Enkelt sagt er det ghrelinet som forteller kroppen at man er sulten og trenger mat. Leptinet
virker motsatt av ghrelin, men de jobber sammen. Leptin er da hormonet som forteller kroppen når man er mett og ikke trenger mer mat. Hos overvektige mennesker kan det være at dette hormonet ikke fungerer. Blir man aldri mett, er det jo noe galt med leptinet. Hvordan fungerer nervesystemet og sansene sammen? Det kan være vanskelig og forstå hvordan både sansene og nervesystemet fungerer. Det er kanskje vanskeligere å tenke seg hvordan de jobber sammen, selv om det egentlig er ganske så logisk. Ta eksempel synssansen, den ser og tyder hvordan noe ser ut. Når den gjør det kommer nervesystemet inn og sender elektriske signaler til hjernen om hvordan det ser ut. Da tyder hjernen signalene, og du får en anelse om hvordan det ser ut, med farge, dybde, avstander, osv.. D.v.s. Det er nerveceller i huden som føler trykk, kulde, varme, og smerte. Disse nervecellene er “koblet” opp mot sentralnervesystemet (hjernen og ryggmargen”. Når du stikker deg i fingen sendes nerveimpulser via nervecelle i huden til sentralnervesystemet som tolker stikket. Hvordan en nervecelle er oppbygd Nerveceller er den viktigeste celletypen i hjernen og i resten av nervesystemet. Nervecellerne består av en cellekroppen og utløpere. De små utløpere fra hver celle tar i mot og leder nerveimpulser inn i cellekroppen. I cellekroppen bearbeider impulsene. Cellekroppen er festet til utløper som sender impulsene videre til kroppen. F. eks til en muskel. I en nervecelle kan det være mange dendritter og aksoner. Dendritter er kortere en aksonerne og aksonerne er lengre enn dendritterne. En nervecelle kan ha opp til 20 dendritter. Hver dendritt kan ha flere grener og hver kan ha flere synapser som gir signaler til andre nerveceller og mottar signaler tilbake. Gjennom dendrittene tar nervecellen imot fra andre celler.
Nervecellene står i kontakt med hverandre og med andre celler via utløpere. De elektriske signalene som ledes via nerveutløperne kalles nerveimpulser. I de tykkeste nervene kan signalet gå så fort som hundre meter per sekund. Hvis cellekroppen er ødelagt kan det ikke repareres og det kan heller ikke erstattes av en annen nervecelle. Hvis personen har brukket nakken blir ofte nervecellen i rygg margen ødelagt. De nervecellene som styrer bevegelsen i armene og bein kan bli ødelagt slik at personen blir lam. Hvordan er nervesystemet oppbygd? Tradisjonelt deles nervesystemet inn i sentralnervesystemet og det perifere nervesystemet. Sentralnervesystemet består av hjernen og ryggraden. Alle sansecellene som reagerer på en ytre påvirkning sender signaler til sentralnervesystemet, ryggmargen og så videre til hjernen. Hjernen tolker signalet, og kan sende signaler tilbake til de motoriske muskelcellene, slik at vi får en refleks. Sentralnervesystemet fungerer derfor som den sentrale delen av nervesystemet. Det perifere nervesystemet finner vi rundt alle celler og muskler i kroppen. Det deles inn i to deler; det motoriske og det sensoriske. Det motoriske systemet styrer muskler og bevegelse, mens det sensoriske består av sansecellene som reagerer på ytre påvirkning Det perifere nervesystemet består av en rekke av nerver som går parvis ut ifra sentralnervesystemet, og strekker seg ut gjennom nervebaner til tynnere nerver.
Det motoriske nervesystemet deles i det somatiske nervesystem (viljestyrt),og det autonome nervesystemet (ikke viljestyrt). Det somatiske nervesystemet sin oppgave er å sende signaler til skjelettmuskulaturen og musklene, og det autonome nervesystemet styrer aktiviteten i de indre organene. Det er ikke viljestyrt, og styrer blant annet kjertler, hjertet og glatt muskulatur. Det er viktig å vite at det finnes mange forskjellige koblinger mellom systemene slik at nervesystemet arbeider totalt som en integrert enhet. Diabetes Diabetes blir også kalt sukkersyke som sikkert er ett navn man kjenner bedre til. Kjennetegnet til diabetes er mangel på eller nedsatt effekt av hormonet insulin. Insulin er et hormon som regulerer sukkernivået i kroppen. Sukkernivået i kroppen må være jevnt hele veien. I diabetes type 2 blir det produsert alt for masse insulin som kan føre til farlige sykdommer som f.eks blodpropp. Når det kommer for masse sukker i kroppen produseres det insulin for å regulere sukkernivået. Hvis det blir produsert masse insulin for å holde blodet jevnt slutter insulinet å gi samme effekt som den gjorde før. I diabetes type 1 har kroppen selv ødelagt insulinet, da må det tilføres insulin slik sukkernivået blir jevnt. Hvis det ikke blir tilsatt insulin kan det også tilsvare farlige sykdommer. Diabetes deles inn i to forskjellig grupper, diabetes type 1 og type 2. Sykdommen er kronisk det vil si livsvarig. Men i diabetes type 2 kan du få vekk symptomene med å spise sunt og være aktiv, men sykdommen vil alltid være der. Men hvis du slutter å spise sunt igjen vil symptomene komme tilbake. Diabetes 1: Diabetes type 1 er også kalt insulinavhengig diabetes. Den kan oppstå i alle aldersgrupper, men mest for barn, ungdommer og ung voksne. De insulinproduserende cellene blir også kalt betacellene. Sykdommen skyldes at betacellene i bukspyttkjertelen
er ødelagt. Man vet ikke så mye om hvorfor diabetes oppstår, men det er genetisk og kan ligge i genene. Diabetes type 1 kan man bli født med det utvikler seg når man kommer opp i ungdomsalderen. Sykdommen starter ofte med at man blir akutt syke i opptil to til tre uker. Sykdommen kan merkes med store urinmengder, tørsthet, trøtthet, vektnedgang og synsforstyrrelser. Diabetes type 1 kan behandles med at insulin tilføres via insulinpenn eller insulin pumpe. Personer med denne sykdommen må holde et sunt kosthold. Diabetes 2: Diabetes type 2 rammer for det meste personer over 40 år, men det har blitt mer og mer vanlig at det også rammer unge. De siste 50 årene har denne sykdommen blitt firedoblet. Noen av grunnene til at det har blitt mer vanlig at også ungdommer får denne sykdommen kan være fordi ungdommer i dag har blitt mye mindre aktive og spiser mye mer usunn mat enn ungdommer gjorde før. Diabetes 2 blir gradvis utviklet og skyldes at hormonet insulin ikke virker som det skal. Insulin er lagringshormonet i kroppen. Noen viktige årsaker til at noen får diabetes 2 kan være dårlig kosthold, overvekt og lite fysisk aktivitet. 6070% av de som har diabetes type 2 er overvektige, som ofte kommer på grunn av kostholdet. Når du starter behandlingen blir det en livsstil endring. Du må først og fremst endre kostholdet, bli mer fysisk aktiv og vektendringer hjelper med å holde blodsukkeret på et normalt nivå. Selv om du har diabetes trenger du ikke å oppnå normalvekt, men gå ned noen få kilo er en god start. Forskjeller på diabetes type 1 og type 2 : Diabetes type 1 Diabetes type 2 Kan være arvelig Ikke arvelig
For det fleste barn, ungdom eller unge For det meste personer over 40 år, men de siste årene har denne sykdommen voksne også rammet yngre Det er genetisk og kan ligge i genene Kan komme pga feil kosthold (arvelig) Kroppen produsere for mye insulin, men som virker dårlig Kroppen klarer ikke produsere insulin Insulinet blir dårligere etter for mye selv sukker. Det er kroppen selv som har ødelagt insulinet
ELEKTRISITET Ladningenes rundreise
INNHOLD ● Hva er elektrisk strøm? ● Hva er forskjellen på likestrøm og vekselstrøm? ● Seriekobling og parallellkobling ● Forskjellen på parallellkobling og seriekobling ● Ohms lov ● Statisk elektrisitet ● Isolatorer og elektriske ledere ● Sluttet strømkrets ● Koblingsskjema ● Kortslutning ● Ord og uttrykk ● Bryter ● Elektrisk strøm ● Strømkrets ● Sikring ● Elektrisk energi i Norge
Hva er elektrisk strøm? Elektrisk strøm er elektroner i bevegelse. Elektronene blir dyttet gjennom noe som det er lite motstand i, noe som leder strøm. Minussiden på et batteri har flere elektroner enn det plusssiden har. Det er det som gjør at elektronene blir presset gjennom en ledning, og vil over til pluss siden i et batteri. Da blir det nøytralt for det er det det ønsker. Naturen vil jo være nøytral. For eksempel vind blåser fordi det skal være like mye luft over alt. Der det er mye luft går litt av luften over til steder hvor det er lite luft. Når det er like mange elektroner på begge sidene i et batteri, er det nøytralt og batteriet har sluttet å virke, vi sier det er tomt. Når elektronene går gjennom glødetråden blir glødetråden varm. Da begynner den å lyse. Hva er forskjellen på likestrøm og vekselstrøm? Likestrøm er strøm som går i èn retning hele tiden. Tegnet for likestrøm er = . For å få elektronene til å gå i samme retning trenger de noe som dytter dem. Et batteri, for eksempel, er en spenningskilde som dytter elektronene. Batteriet har en negativ pol og en positiv pol, hvor den negative polen har et stort overskudd av elektroner og den positive polen har underskudd av elektroner. Den negative polen på batteriet dytter fra seg elektronene som er til overs og sender de i
retning mot den positive polen. Når den positive polen har fått så mange elektroner at begge polene er nøytrale, blir batteriet dødt. Vekselstrøm er strøm som skifter retning hele tiden. Tegnet for vekselstrøm er ~ . Denne typen strøm finner vi i bolighus og i mye industri. Elektronene i veggen går fram og tilbake hele tiden. Selv om de går ekstremt fort, stopper elektronene opp i det de kommer til “endes” og skifter retning. En lyspære blinker egentlig flere ganger i sekundet. Dette er fordi i det lille øyeblikket elektronene stopper opp, er det ikke strøm. Ingen strøm, ingen lys i lyspæra. Denne blinkingen skjer så fort at det er umulig for mennesker å se. De fleste dyr derimot, kan se denne blinkingen. Hvor mange ganger elektronene skifter retning måles i Hertz (Hz). For eksempel hvis det står 50Hz, betyr det at elektronene skifter retning 50 ganger i sekundet. Den bevegelsen elektronene har i veggen hjemme, er den samme som blir laget av vannet i et vannkraftverk. Vannet fra demningen renner gjennom en turbin og får den til å gå rundt. Til turbinen er det festet en magnet, med to motsatte poler. Når magnetene går rundt dytter de elektronene som ligger rundt magneten. Fordi magneten har motsatte poler, blir noen av elektronene dyttet den ene veien, og noen andre blir dyttet den andre veien. Denne bevegelsen som blir satt i gang av vannet i vannkraftverket er det som får
elektronene i ledningene til å gå fram og tilbake. Dette er samme prinsippet som ertemodellen viser i avsnittet over. Når du dytter på elektronene i en ende, blir elektronene langt vekke også dyttet på. Enkelt forklart er forskjellen på likestrøm og vekselstrøm at likestrøm går i èn retning og vekselstrøm skifter retning. Likestrøm har fast negativ pol og positiv pol, mens i vekselstrøm bytter den negative og den positive polen plass et visst antall ganger i sekundet. Seriekobling og parallellkobling På et batteri er det to ulike sider (pluss og minus). På minussiden er det masse elektroner. På den andre siden derimot (plussiden) er det veldig lite elektroner. Elektronene fra minussiden vil derfor over til plussiden. Under er det to illustrasjoner som viser ulike koblinger med batteri og lyspærer. For å forstå det bedre er det viktig at du også leser bildeteksten.
Forskjellen på parallellkobling og seriekobling De ulike koblingene har også ulike egenskaper og egner seg til ulike ting. Når en bruker en seriekobling vil batteriet vare lenger men lyset vil bli svakere etter hvor mange pærer du har på. Med en parallellkobling vil derimot pærene lyse like godt uansett, men batteriet vil vare mye kortere fordi det går flere elektroner ut om gangen. Med en seriekobling vil alle lyspærene slutte å virke dersom en av dem gjør det. Det er fordi alle pærene er i èn krets. Når en pære slutter å lyse vil ikke kretsen være en sluttet krets fordi pæra kutter kretsen. I en parallellkobling vil pærene fortsette å lyse selv om en blir ødelagt eller skrudd av fordi hver lyspære går i en egen krets. Her er en video som viser hvordan du kan koble parallell og seriekobling med to lyspærer.
Ohms lov Ohms lov: Hvis vi øker spenningen i en krets, øker strømmen også. Vi sier at strømmen er proporsjonal med spenningen. Motstand i kretsen påvirker også strømmen, men på mottsatt måte: Dobbelt så stor motstand gir halvparten så stor strøm. Ohms lov ble laget av den kjente fysikkeren Georg Simon Ohm. Ohms lov sier at spenningen i en krets er lik motstanden ganger strømmen. Vi bruker symbolet U for spenning, R for motstand og I for strøm. Hvis du tenker deg det er et gange stykke. Du er nødt og ha motstand og strøm for og få spenning. Hvis du har 0 på motstand og 2 strøm. Da blir spenningen 0 fordi du må ha motstand og strøm for og få spenning. Ohms lov skrives slik U=R¤T. Statisk elektrisitet Statisk elektritsitet blir også kalt “elektro statikk” eller “gnidningselektrisitet”. Statisk betyr “i ro.” Statisk elektrisitet er knyttet til positive eller negative ladde partikler som er i ro eller i bevegelse. Hva en partikkel er kan være er vanskelig og forstå. Men ordet partikler betyr “liten del” og stammer fra et latinsk ord (perticula.) Har du noen gang opplevd og få støt når du tar i en bildør eller hopper på en trampoline? Det er kanskje ikke så rart, for det er statisk elekrisitet.
Det er elektriske ladniger som forårsaker alt dette. Disse elektriske ladningene går ikke i en krets, som for eksempel i en lampe. I lampen blir ladningene dyttet rundt av en spenningsskilde. Her er en video på svensk som forklarer og viser hva statisk elektrisitet er. På videoen skal de to svenskene lade opp gjenstander med negativ statisk elektrisitet. Når de tar den negativt ladde gjenstanden inntil noe blir det påvirket. Ta eksempel i en brusboks. Nedsiden av boksen er negativt ladd og øvre er positiv ladd. Når den negativt ladde gjenstanden kommer nær nok for eksempel boksen, hopper elektronene til boksen. Så når elektronene hopper, ruller boksen slik at begge blir nøytrale. Når begge er nøytrale slutter boksen å rulle etter. Hjemmelaget film: https://drive.google.com/open?id=0B6rNQd0Xl9ZXUnB3dGZ5RUswdHM&authuser=0 Vi lader opp staven slik at elektronene hopper mellom staven og den som snurrer rundt. Og derfor følger den etter fordi elektronene hopper og når det er like mange på begge sider så stopper den og snurre. Utstyr: ebonittstav, metall stav, ull, Isolatorer og elektriske ledere Isolator er stoff som ikke leder strøm. Materialer som glass, gummi, keramikk (porselen), papir og mange typer plast har dårlige egenskaper som ledere, og brukes derfor som elektriske isolatorer i forskjellige sammenhenger. Vi bruker isolatorer rundt skøyteledninger mobilladere osv. Det er fordi grunnstoffene som materialene består av, inneholder atomer uten frie elektroner. Uten elektroner som kan bevege seg ut av atomet, kan ikke materialet lede strøm. Dette betyr at elektronene ikke beveger på seg, og leder derfor ikke strøm.
En elektrisk leder kaller vi et materiale som leder elektrisk strøm godt. En elektrisk leder og en isolator er det motsatte av hverandre. Man bruker elektrisk leder til å lede strøm. Vi bruker dem ofte i dagliglivet, for eksempel i strømgjærer, kanskje for å holde dyr inne på markene. De beste lederne er metaller, som sølv, kobber og aliminium. Gode ledere er også elektrolytter som batterisyre og havvann, karbon. Ved sterk nedkjøling kan superledning oppstå i noen stoffer. Da er resistansen lik null. Sluttet strømkrets For at det skal være sluttet strømkrets må det være sammenkobling mellom minuspolen og plusspolen. Da har vi en sluttet strømkrets. En elektrisk krets er hvor alle ledningene henger sammen og eventuelle brytere er skrudd på. En sluttet strømkrets er når strømmen går i en sirkel, og hvis du kutter ledningen eller kobler fra slik at elektronene ikke går i sirkel, blir kretsen brutt. Elektroner har en negativ ladning. I metaller beveger elektronene seg fritt rundt om kring, disse kaller vi ledningselektroner. En sluttet krets betyr en sammenhengende strømforbinelse. I en parallellkobling er spenningen lik gjennom hele kretsen, men strømmen er i ulike elementer. Her er et eksempel på hvordan en sluttet strømkrets fungerer. To forskjellige muligheter å koble en sluttet strømkrets: En har forskjellige egenskaper avhengig av hvordan vi kobler den. Parallellkobling: parallellkobling av batterier er koblet av elektriske batterier slik at alle Positive og Negative poler kobler sammen hver for seg et batteri. Parallellkobling av lyspærer. Alle lyspærene lyser like sterkt uansett hvor mange lyspærer vi kobles inn. Da blir batteriet brukt opp.
Seriekobling: er en måte å koble lyspærer og batterier på slik at strømmen går gjennom alle lyspærene. Da vil alle lyspærene lyse like svakt. Hvis vi vil at lyspære skal lyse sterkt kobler vi sammen batteriene i serie, Da er plusspolen koblet sammen med minuspolen på batteriet. Det vere lengre men det gir sterkere lys hvis vi bruker lyspærer. Sluttet strømkrets: strømskretsen må være sammenhengende og går i ring. Da sier vi at vi har en sluttet strømkrets.
Koblingsskjema Et koblingsskjema er et skjema som viser strømløpet i elektriske koblingsskjemaer. Her ser vi lettere hva et koblingsskjema er. Elektronene fra minuspolet vil til plusspolet. Derfor må de først gjennom lyspærene, som gjør at de lyser. Hvis ledningene hadde vært like tynne som ledningene inni lyspærene og laget av samme stoff, hadde de også lyst. Det er viktig at ledningene som fører elektronene, har liten motstand, slik at elektronene ikke bruker opp energien på å komme seg fram. I glødetråden må motstanden være stor for at bevegelsesenergien til elektronene går over til varmeenergi og lys. Dette er en parallellkobling. Nå lurer du sikkert på hva en parallellkobling er? Da er det viktig å følge med på tegningen imens du leser! Elektronene går fra batteriet og oppdager at de har to veier å velge mellom. Da deler de seg og hastigheten blir halvparten av det den var på vei ned fra batteriet (hastigheten er dobbelt så stor på vei ned fra batteriet før den deler seg, og det er derfor batteriet blir så fort oppbrukt i en parallellkobling). Her er fordelen at man bare trenger ett batteri for at begge lyspærene skal lyse like sterkt. Likevel blir det egentlig ikke oppbrukt. Det er nemlig slik at det er
flere elektroner ved minuspolet og slik skal det være! Når noen sier at et batteri er oppbrukt, betyr det at det er like mange elektroner ved minuspolet og plusspolet. spenningskilde: Den lange streken som du ser på bilde er plusspolen, den korte er minuspolen. Dette har betydning når vi skal avgjøre strømretningen. Lyspære: er en lampe som sender ut lys ved at strømmen ledes gjennom en leder. Bryter: Den korte streken kan vippe opp og ned. Når streken vippes ned, er det kontakt. Ledning: Ledningen hjelper elektronene til å komme til lyspæra. Elektronene ligger inni ledningen og vil ha en enklest mulig vei å komme fram til lyspæra på. Derfor må det være et stoff inni ledningen som hjelper elektronene å komme enklest mulig til lyspæra. For eksempel kobber. Amperemeter: Amperemeter er et elektrisk instrument for måling av elektrisk strøm. Det teller elektroner. Voltmeter: et voltmeter er et apparat som brukes til å måle elektrisk spenning. Elektrisk spenning er et mål på differansen i elektrisk potensial mellom to punkter. Slik kobles voltmeter og amperemeter seg inn i en krets: A=amperemeter V=voltmeter
Search