Mekanik och elektronik

”Svenska mekanikens fader” Isac Newton Christopher Polhem ”Svenska mekanikens fader” Newtons lagar Mekanik Kraftöverföring Kraft Rörelse

Tillförd kraft och rörelse INPUT Mekanism PROCESS Önskad kraft och rörelse OUTPUT Dörr Ingång – handtag Mekanism – låsmekanismen Utgång – låset öppnas Cykel Ingång – pedal Mekanism – kedjan med kugghjul och växelsystem Utgång – hjulet snurrar (cykeln åker framåt) Pedalhink Ingång – Tramppedal Mekanism – Länkmekanism Utgång – locket öppnas

Enkla maskiner – De mäktiga fem Använts sedan stenåldern För att utföra mekaniskt arbete Mycket viktiga för människans tekniska utveckling Används än idag i många tekniska lösningar De mäktiga 5 Hjulet Hävstången (kofot) Skruven (Olika gängor, storlekar/avstånd) Kilen (dörrstopp, yxan) Lutande planet (ramp, uppförsbacke/klättring) ”blocket” (upphissning av tunga föremål)

Mekaniktavlor Olika begrepp i teknik (se filmen för att se rörelserna) Hjul (centrerad och ocentrerad rörelse) Remskivor Led och länkrörelse Utväxling Hydraulik Kugghjul Kam – en olikformad roterande skiva som sitter på en axel https://www.youtube.com/watch?v=n7bKl2WTYYo https://www.youtube.com/watch?v=n7bKl2WTYYo

Elektronik Elektricitet är inte en uppfinning, utan en upptäckt. Elektricitet finns överallt Blixtar, statisk elektricitet Vatten-, kärn- eller vindkraftverk ger oss elektricitet i hem och fabriker i Sverige Vi kommer att behöva ännu mer elkraft i framtiden. År 2020 kan världen behöva dubbelt så mycket energi som i början av 2000-talet i slutet av 1800-talet lärde vi oss alstra och transportera elektriciteten Har du tänkt på hur ditt liv skulle vara utan el?

Gemensamt språk Ledade material Sluten krets Ledare - ämnen som leder ström Sluten krets Elektrisk ström är ett flöde av små, små partiklar som kallas för elektroner. De kan flytta sig i metaller, och strömmar i ledningarna från kraftverket till din dator. Kraftnät förser hela Sverige med el. Om ledningen går av och kontakten bryts blir det strömavbrott. Några grundläggande begrepp inom elektricitet För att kunna samtala om tekniska lösningar, där elektricitet ingår, behövs ett gemensamt språk med relevanta ord och begrepp. Elektrisk ström Flöde av elektroner genom en ledning åt ett bestämt håll kallas för elektrisk ström. Den elektriska strömmen kan jämföras med vatten i en vattenslang. Vattnet forsar fram i slangen, medan det är elektrisk ström som forsar fram i elledningen. I båda exemplen är det något som flödar, Elektrisk spänning, strömstyrka och resistans Vattnets tryck i vattenslangen kan exemplifiera elektrisk spänning i en elledning. Spänningen mäts i enheten volt (V). Strömstyrkan kan jämföras med vattenflödet i vattenslagen. Stor mängd vatten ger stor styrka. I en elledning blir mängden elektrisk ström som passerar avgörande för strömstyrkan. Strömstyrkan mäts i enheten ampere (A). Strömstyrkan har betydelse för hur kraftfull en elektrisk produkt kan vara. Resistansen i elledningen kan jämföras med motståndet som själva vattenslangen utgör. En grov vattenslang ger mindre motstånd. Resistans betyder motståndet mot strömmen och begränsar hur mycket ström som flyter genom elledningen. Strömstyrkan genom elledningen är mindre ju större dess resistans är. Resistansen mäts i ohm (Ω). Ämnen som leder ström Elektrisk ström kan bara flöda genom vissa material. Ämnen som leder ström bra kallas ledare. Metaller leder strömmen bra och därför är trådar inne i sladdar gjorda av metall, oftast av koppar. Ämnen som inte leder ström kallas isolatorer. Dit hör gummi, glas, plast och porslin. Det är därför man har plast runt elledningar eller som handtag till elskruvmejslar och porslin runt elproppar. Då hindras strömmen från att skada människor och djur. En sluten elektrisk strömkrets består av elektriska komponenter som är sammankopplade med elledningar. De bildar då en sluten krets så att en elektrisk ström kan passera genom kretsen. När den elektriska strömkretsen inte är sluten med en strömbrytare, elledningarna inte är anslutna eller kretsen är bortkopplad någonstans, kallas det för en öppen elektrisk strömkrets.

Storheter och enheter Ström (I mäts i ampere [A]) Hur mycket (många) under en viss tid (tidsenhet) Spänning (U mäts i volt [V]) Hur stort tryck, laddningsskillnad/potentialskillnad Resistans (R mäts i [ohm Ω]) Hur stort motstånd, olika komponenter Elektrisk ström kan också liknas vid vägtrafik, där resistansen motsvaras av olika underlag på vägen som ger olika mycket motstånd. Strömmen blir då antalet bilar som passerar per minut, timme eller någon annan tidsenhet. Här kan man även få in dimensionen på sladden genom att införa olika antal filer i bredd på vägen. Spänningen motsvaras av antalet bilar som finns i vägens ena ände och som vill köra till dess andra ände

Serie och parallellkoppling Seriekoppling Julgransljus Parallellkoppling Vägguttag Ett exempel på seriekoppling är den klassiska julgransbelysningen. Eftersom strömmen passerar genom alla lamporna på sin väg så slocknar alla lamporna om en enda går sönder eller skruvas ur. Spänningen över varje lampa blir liten eftersom de är så pass många. Det är på grund av seriekopplingen som många julgransbelysningar använder glödlampor på 14 volt trots att man kopplar in dem i vägguttaget. För alla glödlamporna tillsammans blir vägguttagets 230 volt lagom Ett exempel på parallellkoppling är när man kopplar in en massa saker till samma vägguttag. Alla sakerna får spänningen 230 volt, och ju fler saker man kopplar in desto större blir den totala strömmen som tas ut genom vägguttaget. Kopplar man in för mycket blir strömmen för hög, då går säkringen i proppskåpet.

Några viktiga komponenter Batteri – En spänningskälla Resistor/motstånd – Reglerar ström (vattenkran) Transistor – ”ventil” (singnalförstärkare) Säkring – förhindrar kortslutning Diod – leder ström i en riktning Lysdiod – lyser, leder ström i en riktning ”Glödlampa” – lyser (glödtråd)

Kopplingsschema

Man kan löda eller tvinna ihop sladdarna i en krets Glöm inte eltejpa/isolera noga så att det inte blir kortslutning Ta ut batterierna ur batterihållaren när ni inte använder uppfinningen