Enkla elektriska kretsar
En elektrisk krets är en sluten väg som strömmen kan följa, från batteriets ena ände, genom en lampa, och tillbaka till batteriets andra ände. Allt måste hänga ihop hela vägen runt: en tråd som har lossnat någonstans stoppar strömmen, precis som en avbruten väg stoppar en bil. Så länge vägen är hel och sluten lyser lampan. Bryts vägen någonstans slocknar den genast.
En strömbrytare är en liten lucka i vägen som du själv styr. Trycker du den ena vägen kopplar du ihop de två ändarna, kretsen blir sluten och lampan tänds. Trycker du den andra vägen öppnar du luckan, kretsen bryts och lampan slocknar. Det är precis det som händer när du tänder och släcker lampan i ditt eget rum.
Sladden mellan batteriet och lampan har en koppartråd inuti, en ledare som släpper igenom strömmen lätt, och ett hölje av plast eller gummi runt den, en isolator som håller strömmen kvar inne i tråden. Hemma är det höljet på sladdarna som gör att du kan hålla i dem utan att få en stöt, trots att strömmen flödar bara någon millimeter därifrån.
Sätter du flera lampor efter varandra på samma väg, en seriekoppling, delar de på batteriets spänning, och alla lyser svagare ju fler de blir. Går en av lamporna sönder bryts hela vägen, och samtliga lampor slocknar samtidigt, även de som fortfarande är hela.
Sätter du i stället lamporna på var sin egen väg mellan batteriets båda ändar, en parallellkoppling, får varje lampa hela batteriets spänning, precis som om den var ensam, och alla lyser starkt. Går en lampa sönder bryts bara dess egen väg, strömmen hittar de andra vägarna och resten av lamporna fortsätter lysa som förut. Det är därför lamporna i ditt hem är kopplade parallellt: en trasig lampa i vardagsrummet ska inte släcka lampan i köket.
Det här lär du dig
- Förklara vad en sluten krets är och varför kretsen måste vara hel för att strömmen ska flöda
- Beskriva hur en strömbrytare öppnar och stänger vägen för strömmen
- Peka ut ledare och isolatorer i en sladd och förklara vad de gör
- Förklara vad som händer med lamporna i en seriekoppling om en lampa går sönder
- Förklara vad som händer med lamporna i en parallellkoppling om en lampa går sönder
Begrepp att kunna
- Elektrisk krets
- En sluten väg för strömmen, med batteri, ledare och minst en komponent, till exempel en lampa.
- Strömbrytare
- En enhet som öppnar eller stänger vägen för strömmen. Öppen brytare: lampan är släckt. Sluten brytare: lampan lyser.
- Ledare
- Ett material, till exempel koppartråd, som strömmen kan flöda igenom lätt.
- Isolator
- Ett material, till exempel plast eller gummi, som strömmen inte kan flöda igenom. Används som hölje runt ledare.
- Seriekoppling
- Lampor kopplade efter varandra på en enda väg. De delar på batteriets spänning och lyser svagare ju fler de är.
- Parallellkoppling
- Lampor kopplade på var sin egen väg mellan batteriets båda ändar. Varje lampa lyser som om den var ensam.
Vanliga svårigheter
Tror att en enda sladd räcker för att lampan ska lysa
Eleven kopplar bara en tråd från batteriet till lampan och undrar varför den inte lyser. Strömmen behöver en väg hela vägen runt, ut från batteriets ena ände och tillbaka till den andra. Utan en returväg finns ingen sluten krets, och då flödar ingen ström alls.
Tror att strömbrytaren måste sitta precis vid lampan
Det är lätt att tro att en strömbrytare bara fungerar om den sitter nära det den styr. I en enkel krets med en väg spelar det ingen roll var i den vägen brytaren sitter, bara den är en del av den slutna vägen. Brytaren vid dörren och lampan i taket hör ihop fast de sitter långt ifrån varandra.
Blandar ihop vad som händer med lamporna i serie och i parallell när en går sönder
Eleven minns inte vilken koppling som påverkar alla lampor och vilken som bara påverkar en. I en seriekoppling finns bara en väg, så en trasig lampa bryter vägen för alla. I en parallellkoppling har varje lampa sin egen väg, så en trasig lampa bryter bara sin egen väg och de andra fortsätter lysa.
I verkligheten
Strömbrytaren för hallens lampa sitter vid dörren, flera meter från själva lampan i taket
Brytaren är en del av samma slutna väg som lampan, fast den sitter långt bort. Så länge brytaren och lampan hör till samma krets spelar det ingen roll var i vägen brytaren är placerad, bara den kan göra vägen hel eller bruten.
En äldre julgransslinga slocknar helt om en lampa går sönder, medan andra slingor lyser vidare
I den äldre slingan sitter lamporna i serie, så hela vägen för strömmen bryts av den trasiga lampan. I en slinga med parallellkopplade lampor har varje lampa sin egen väg, och bara den trasiga lampans väg bryts medan de andra fortsätter lysa.
Tips
- Bygg en krets med batteri, lampa och lösa trådar, och testa att bryta vägen på olika ställen, inte bara vid lampan. Du ser att lampan slocknar oavsett var du lyfter bort en tråd, vilket visar att hela vägen måste vara hel.
- Koppla samma två lampor två gånger: en gång i serie och en gång parallellt med samma batteri. Jämför hur starkt de lyser, och ta sedan bort en lampa i varje koppling för att se skillnaden i vad som händer med den andra.
- Rita kretsen på ett papper innan du bygger den på riktigt, och dra med fingret hela vägen runt från batteriets ena ände till den andra. Om fingret kommer hela vägen runt utan avbrott är kretsen sluten.
Testa dig själv
1. Du kopplar en sladd från batteriets plusände till lampan, men ingen sladd tillbaka till minusänden. Lyser lampan?
Nej. Vägen för strömmen är inte sluten, den saknar en returväg tillbaka till batteriet. Strömmen behöver en hel väg runt, ut från batteriet, genom lampan och tillbaka till batteriet igen, annars flödar ingenting.
2. Spelar det någon roll var i en enkel krets med bara en väg som strömbrytaren sitter?
Nej, inte i en krets med bara en väg. Brytaren bryter eller sluter hela vägen oavsett var på vägen den sitter, så länge den är en del av den enda vägen mellan batteriets båda ändar. Det är därför en brytare kan sitta långt från lampan den styr.
3. Tre lampor är kopplade parallellt till samma batteri. En av dem går sönder. Vad händer med de andra två?
De fortsätter att lysa som förut. Varje lampa har sin egen väg mellan batteriets båda ändar, och det är bara den trasiga lampans egen väg som bryts. Strömmen till de andra två lamporna påverkas inte.
Ur kursplanen
- Fysik åk 4–6 · Fysiken i naturen och samhället
Elektriska kretsar med batterier. Hur de kan kopplas och hur de kan användas i vardaglig elektrisk utrustning.
Källa: Skolverket, centralt innehåll.
Hänger ihop med
Bygger på
Leder vidare till
Fler ämnen: Fysik åk 4–6