Þetta er rafmagnstaflan heima hjá mér. Eins og hægt er að sjá á myndinni er lekaliðinn þetta ljósbláa. Þegar hann slær út snýst hvíti rofinn í miðjunni.
Vikan 6. – 10. febrúar
Í mánudagstímanum héldum við áfram með glósurnar sem við fengum í vikunni á undan. Á fimmtudeginum fórum við svo betur í það sem við vorum í vandræðum með og gerðum verkefni úr bókinni sem við vorum að styðjast við. Á föstudeginum var svo próf úr hlekknum.
Orka
Upprunu rafmagns liggur í hreyfingum rafeinda, og til að koma rafeindum af stað þarf orku. Rafspenna er sú orka sem er fyrir hendi til að hreyfa hverja rafeind. Því meiri sem spennan er, því meiri orku fær hver rafeind. Því meiri orku sem hver rafeind fær því meiri orku gefur hún frá sér og því meiri verður vinnan sem er framkvæmd. Rafstraumur er hinsvegar streymi rafmagns eftir vír, eða sá fjöldi rafeinda sem fer um ákveðinn stað á vír á ákveðnum tíma. Því fleiri rafeindir sem fara um því meiri er straumurinn. 
Það er mjög auðvelt að rugla þessum tveimur hugtökum saman, en þetta er mjög vel útskýrt í myndinni hér við hliðina.
- Spenna er táknuð með stafnum V og mæld í voltum (V)
- Straumur er táknaður með stafnum I og mældur í amperum (A).
- Viðnám er téknað með stafnum R (e.resistance) og mælt í ómum (ohm, Ω)
Flestir kannast við rafhlöður og hvernig þær eru notaðar, en fæstir vita samt hvernig þær virka. Í rafhlöðum er efnaorku sem kemur úr efnahvörfum breytt í raforku. Rafhlöður hafa já-skaut og nei-skaut. Spenna á milli skautanna ýtir rafeindum af stað. Þegar vír tengist við rafhlöðuna flytjast rafeindir frá nei-skautinu yfir í já-skautið. Rafhlaðan endist þar til efnahvörf geta ekki lengur átt sér stað.
Rafgeymar virka alveg eins og rafhlöður, en þeir mynda meiri spennu. Á rafgeymum erru bæði skautin úr blýi og böðuð í brennisteinssýru. Það er líka hægt að endurhlaða rafgeyma og þeir eru notaðir í stærri vélar og tæki, t.d. bíla.
Rafstraumur hefur ekki allltaf sömu stefnu. Rafeindir í vír hreyfast í sífellu í eina stefnu, en geta þó breytt stefnu sinni.
- Jafnstraumur (AC) : Rafeindir hreyfast alltaf í sömu stefnu, t.d. í rafhlöðum og rafgeymum
- Riðstraumur (DC) : Stefna rafeindinna breytist reglulega, t.d. rafmagnið á heimilum. Það er mismunandi eftir löndum hversu oft stefnan breytist, á Íslandi gerist það 50 sinnum á sekúndu.
Raforka er sé eiginleiki rafmagns að geta framkvæmt vinnu. Rafafl er hinsvegar sú vinna sem unnin er átilteknum tíma, þ.e. hversu hratt raforkan er notuð.
- Rafafl er táknað með stafnum P og mælt í vöttum (W)
Til að reikna út rafaflið þarf maður að margfalda saman spennuna og strauminn, P=V*I, vött = völt * amper.
Straumrás er farvegur sem rafeindir streyma eftir. Hún þarf að vera lokuð hringrás svo að rafeindirnar geti ferðast á henni því að opin straumrás ber ekki rafmagn. Rofar opna og loka straumrásum. Til eru tvær gerðir af tengingum straumrása.
- Raðtenging : Rafeindir komast aðeins eina eina leið og ef einn hlekkur rofnar opnast öll straumrásin. Jólaseríur eru flestar gott dæmi um raðtengingu.
- Hliðtenging : Rafeindir hafa nokkrar mögulegar leiðir. Þó að einn hlekkur rofni haldast aðrar straumrásir lokaðar. Rafmagn á heimilum er hliðtengt.
Þegar átt er við rafmagn er mikilvægt að hafa öryggið í huga. Til að byrja með vita flestir að vatn og rafmagnstæki fara illa saman. Hlúa skal líka vel að rafmagnssnúrum og ekki ofhlaða fjöltengla. Ef ekki er verið að nota raftengdan hlut skal taka hann úr sambandi. Vör eru öryggi í raflögunum, aldrei skal nota stærri öryggi en lagnirnar leyfa. Það eru tvær gerðir af mismunandi vörum.
- Bræðivör : Notast við silfurþráð sem bráðnar við of mikinn straum. Mjög lítið notað nú til dags vegna þess hvað þetta er óhetugt.
- Sjálfvör : Straumrásin opnast ef of mikill straumur fer um hana, mest notað nú til dags.
Segulmagn var uppgötvað um 500 f.kr. í Magnesíu. Fólkið fann bergtegund (magnetít) sem dró til sín hluti úr járni. Þessi bergtegund er einnig kölluð leiðarsteinn. Þennan stein var hægt að nota til að finna áttir (áttaviti) og að öllum líkindum notuðu víkingar slík mælitæki á siglingum sínum. Fyrsti áttavitinn var síðan smíðaður af Kínverjum á 12. öld.
Segulmagn orsakast af aðdráttar- og fráhrindikröftum sem rekja má til þess hvernig rafeindir hreyfast í efni.
Segulmagn ræðst af röðun rafeinda innan efnisins. Það er notað í ýmsum tækjum, t.d. símum og dyrabjöllum.
Segulkraftur hegðar sér mjög svipað og rafkraftur. Krafturinn er sterkastur næst endum segulsins, suðursegulskauti og norðursegulskauti. Ósamstæð skaut dragast að hverju öðru en samstæð skaut hrinda hvoru öðru frá sér.
Bæði er hægt að búa til segulmagn úr rafmagni og rafmagn úr segulmagni. Þegar rafstraumur flyst eftir vír myndast segulsvið umhverfis vírinn. Þannig getur maður notað rafstraum til að búa til segulsvið. Þar af leiðandi er hægt að búa til segla með rafstraum, rafsegla. Vír er vafið um málm og því fleiri sem vafningarnir eru, því sterkari verður segullinn.
Þegar leiðari hreyfist í segulsviði flæða rafeindir um leiðarann og mynda rafstraum. Með þessari aðferð er maður að búa til rafmagn úr segulmagni. Stefna straumsins er háð hreyfingu leiðarans í segulsviðinu. Því sterkara sem segulsviðið er, því sterkari verður straumurinn. Rafall breytir hreyfiorku í raforku. Á Íslandi eru stórir raflar notaðir í rafmagnsframleiðslu.
Vikan 30. jan – 3. feb
Þessi vika byrjaði með trompi, í mánudagstímanum fengum við hugtakakort til að fylla út og glærupakka sem við helltum okkur svo yfir. Í honum var eins og venjulega margt bara upprifjun en líka margt nýtt og spennandi. Á fimmtudaginn var stöðvavinnutími þar sem við gerðum ýmis verkefni tengd því sem við lærðum á mánudegunum. Á föstudaginn skelltum við okkur svo í lauflétt krossapróf og enduðum tímann svo á að fylgjast með síðustu kynningunum úr vísindavökunni.
Rafmagn
Allt efni er gert úr frumeindum. Þær eru smæstu eindir frumefnis sem búa yfir öllum eiginleikum frumefnisins. Hver frumeind er úr þremur mismunandi eindum, róteindum, nifteindum og rafeindum.
- Róteindir eru jákvatt hlaðnar (+) og eru í kjarna frumeindarinnar.
- Nifteindir hafa einga hleðslu og eru einnig í kjarna frumeindarinnar.
- Rafeindir eru neikvætt hlaðnar (-) og sveima mislangt frá kjarna frumeindarinnar og raða sér á mismunandi orkuhvel.
Þegar eindir sem hafa rafhleðslu nálgast hvor aðra verka þær með krafti hver á aðra, ýmist með aðdráttarkrafti eða fráhrindikrafti.
- Aðdráttarkraftur dregur saman rafhlaðnar eindir. Það gerist aðeins ef eindirnar eru með gagnstæðar hleðslur (+ og – ).
- Fráhrindikraftur ýtir í sundur rafhlöðnum eindum. Það gerist þegar eindirnar hafa sömu tegund af rafhleðslu (+ og + eða – og -).
Ef manni finnst erfitt að skilja þetta er mjög gott að sjá fyrir sér segul. Ef maður er með tvo segla, annann með + og hinn með – dragast þeir saman þegar maður færir þá að hvorum öðrum, en ef seglarnir eru eins er eins og það myndist kúla á milli svo maður getur ómögulega ýtt þeim saman.
Allar hlaðnar eindir hafa rafsvið um sig. Rafsviðið er sterkast næst kjarna eindarinnar en verður veikara eftir því sem fjær dregur. Rafsvið tveggja eða fleiri einda hafa áhrif á hvort annað.
Rafmagn er orka sem byggist á rafeindum sem hafa flust úr stað. Það er í öllum hlutum og hefur alltaf verið til fyrir tilstilli öreindanna inni í frumeindum. Rafmagn gegnir mikilvægu hlutverki í allri efnastarfsemi lífvera.
Stöðurafmagn myndast þegar rafhleðslur safnast fyrir í hlut. Rafmagnið fer ekki úr hlutnum tema fyrir tilstilli utanaðkomandi áhrifa. Þrjár leiðir eru til að hlaða hlut með stöðurafmagni :
- Núningur : Einum hlut er núið við annan og við það flytjast rafeindir milli þeirra svo að annar verðurjákvætt hlaðinn en hinn neikvætt.
- Leiðing : Tveir hlutir snertast og rafeindir flæða í gegnum einn hlut til annars.
- Rafhrif : Óhlaðinn hlutur kemst í snertingu við hlaðinn hlut. Rafeindir óhlaðna hlutarins endurraðast og hann dregst að þeim hlaðna.
Eldingar verða til vegna stöðurafmagns. Þegar það er stormur verður mikil hreyfing í skýjunum svo þau hlaðast (+/-) og þegar rafeindir fara frá skýi til skýs eða frá skýi niður í jörð verður afhleðsla, eða með öðrum orðum elding. Þegar eldingar verða losnar mikil rafhleðsla. Benjamin Franklin var fyrstur á tengslum rafmagns og eldinga. Hann komst að því að eldingar byggja á stöðurafmagni. Rafmagn flyst hraðar gegnum sum efni en önnum og rafhleðsla safnast fyrir á þeim hlutum sem skaga upp frá yfirborði jarðar sem gerir það að verkum að sumir hlutir eru í mun meiri hættu á að verða fyrir eldingum en aðrir. Þess vegna eru eldingamarar hátt upp í loft og úr málmi.
Stöðvavinna
Þennan daginn náði ég ekki að gera mjög margar stöðvar þó að það hafi verið margar í boði. Sú fyrsta sem ég gerði var tilraun sem snérist um að búa til rafsjá.
Áhöld : Glerflaska, gúmmítappi, tvær bráfaklemmur, álpappírsstrimill, blaðra, reglustika og járnull.
Framkvæmd : Ég braut álpappírinn saman og hegndi hann á annan endann á annari klemmunni. Síðan krækti ég klemmunum saman og hengdi þær í gegnum gat á tappanum en lét smá stubb af efri klemmunni standa upp úr. Tappann setti ég svo í flöskuna þannig að klemmurnar héngu inn. Ég blés upp blöðruna og nuddaði henni varlega við járnullina. Síðan bar ég blöðruna upp að bréfaklemmustubbnum þannig að hún var alveg upp við hann en snerti hann samt ekki. Þá átti álpappírinn að hreyfast, en ekkert gerðist. Ég prófaði nokkrum sinnum aftur, og líka með raglustikunni en ekkert gerðist. Síðan prófaði ég að laga álpappírinn þannig að hann var ekki alveg fastur saman eins og ég setti hann fyrst og líka að nudda blöðrunni bara upp við hárið á mér en ekki ullina og þá fóru hlutirnir loksins að gerast.
Á næstu stöð var blað þar sem maður átti að segja hvað gerist á milli tveggja öreinda þegar þær koma saman. Á blaðinu voru paraðar saman tvær og tvær tegundir af öreindum og átti maður að skrifa við hliðina á þeim hvaða kraftur verkar á milli þeirra, aðdráttarkraftur, fráhrindikraftur eða ekkert :
- Nifteind – Nifteind : Ekkert
- Nifteind – Róteind : Ekkert
- Róteind – Róteind : Fráhrindikraftur
- Nifteind – Rafeind : Ekkert
- Rafeind – Rafeind : Fráhrindikraftur
- Róteind – Rafeind : Aðdráttarkraftur
16. – 27. janúar
Nýr hlekkur byrjaði á mánudaginn í síðustu viku, 16. janúar, en við erum samt ekki búin að vera mikið í tímum út af ýmsum ástæðum. Fyrsti tíminn fór í kynningar á verkefnum úr Vísindavöku, svo er Gyða búin að vera mikið veik og það var líka ekki skóli á síðasta fimmtudag vegna veðurs. En báða föstudagana erum við búin að vera í tímum og þeir hafa nýst mjög vel.
Fyrri föstudaginn horfðum við á myndbönd og svöruðum spurningum upp úr þeim og þann seinni skoðuðum við leik sem snýst um hreyfiorku og stoðuorku og ýmislegt annað.
Verkefni – 20.janúar 2012
Verkefni 1
- Hve stór hluti af orkunotkun Íslendinga er fengin frá endurnýjanlegum orkugjöfum?
- Í hvað er innflutta orkan notuð?
- Hvaða áhrif hefur það á umhverfið þegar bensín og annað jarðefnaeldsneyti er brennt?
Svör
- Næstum því ¾ hluti orkunotkun landsmanna.
- Hún er notuð í að knýja fiskiskipaflotann og samgöngutæki landsmanna.
- Það losna gróðurhúsalofttegundir sem leiða til hlýnun jarðar.
Verkefni 2
- Nefndu dæmi um þrjú mismunandi form orku.
- Úr hvaða þremur öreindum eru atóm gerð?
- Hvaða öreindir hafa jákvæða hleðslu?
- En neikvæða?
- Hvað á sér stað þegar rafmagn er flutt eftir rafmagnsvír?
- Hvernig er hægt að framleiða rafmagn á Íslandi?
- Hvað er rafhleðsla, og hvað er rafmagn?
Svör
- Raforka, hreyfiorka og stöðuorka.
- Rafeindir, róteindir og nifteindir eru öreindirnar sem mynda atóm.
- Róteindir hafa jákvæða hleðslu.
- Rafeindir hafa neikvæða hleðslu.
- Róteindir draga að sér rafeindir og þegar rafeindirnar hreyfast myndast rafstraumur. Þetta gerist þegar rafmagn ferðast eftir rafmagnsvír.
- Með vatnsafli og jarðhita. Það væri líka hægt að nota vindinn en það er ekki gert ennþá.
- Rafhleðsla er myndun rafmagns sem gerist þegar róteindir efnis laða að sér rafeindir. Myndunin á sér stað í hreyfingu rafeindanna. Orðið rafmagn er haft um hvers konar fyrirbæri sem tengjast rafhleðslum og hreyfingum þeirra.
Hér er myndbandið með verkefni 1 og hér með verkefni 2
Energy Skate Park
Leikurinn sem við vorum í síðasta föstudag heitir Energy Skate Park og snýst um það að finna út hvernig orka er í notkun þegar maður rennir sér á hjólabretti. Hægt er að breyta þyngd mannsins, brautinni sem hann fer eftir og í hvaða þyngdarafli hann er. Hægt er að vera á júpíter og út í geim og allt þar á milli.
Það er mjög athyglisvert að fylgjast með hlutföllunum á milli orkunnar sem er megintilgangurinn með þessum leik. Í leiknum eru margar mismunandi töflur sem sýna orkuna og hvernig hún sveiflast. Varmaorkan er nánast alltaf sú sama, en stöðuorkan og hreyfiorkan eru alltaf að sveiflast eftir því hve hjólabrettið fer hratt. Þær sveiflast hinsvegar alltaf í samræmi við hvor aðra, þegar hreyfiorkan magnast minnkar stöðuorkan og öfugt. Það er vegna þess að orka eyðist aldrei, hún breytir bara um mynd. Þess vegna er líka heildarorkan alltaf sú sama.
Hægt er að pæla mikið í þessu og komast að mörgu sniðugu. Erfitt er að lísa leiknum þannig að öll snilldin sem í honum felst komist til skila svo að ég ætla ekki að lýsa honum meira hér. Svo er líka bara miklu skemmtilegra að komast að öllu þessu sjálfur í gegnum liekinn sem er hægt að nálgast með því að smella á fyrirsögnina hér fyrir ofan.
Leikurinn er á ensku svo að það er kanski ekki fyrir alla að skilja sum af hugtökunum sem notuð eru í honum. Hér koma skýringar á þeim helstu:
- Kinetic energy : Hreyfiorka
- Potential energy : Stöðuorka
- Thermal energy : Varmaorka
- Total energy : Heildarorka
- Skater : Hjólabrettamaður
- Potition : Staða
3. janúar byrjaði skólinn aftur eftir jólafrí og þá byrjaði jafnframt vísindavaka í náttúrufræði 
. Síðan þá erum við búin að vera að vinna í verkefnum tengdum henni. Við erum líka búin að missa af tveimur tímum þar sem báða föstudagana var skólanum aflýst vegna veðurs.
Fyrstu vikuna vorum við bara að setja okkur í hópa og finna okkur tilraun til að gera. Ég var í hóp með Hildi Guðbjörgu, Ragnhildi og Sóley og við gerðum tilraun með vökva og sápu. Tilraunin var svo framkvæmd á mánudaginn og fimmtudaginn í síðustu viku. Til að segja frá tilrauninni okkar gerðum við myndband sem við byrjuðum að klippa saman í skólanum á fimmtudaginn en við gátum ekki klárað svo restin var gerð heima.
Tilraunin snýst um það að fá vökva til að hreyfast þegar sápa er sett ofaní hann og er matarlitur notaður til að sýna hreyfinguna.
Vísindaspurningin okkar var : Hefur fitumagn áhrif á hreyfingu vökva þegar hann kemst í snertingu við uppþvottalög ?
Áhöldin sem við notuðun í tilraunina voru desilítramál, diskur, dropateljari, eyrnapinni, matarlitir, nýmjólk(3,9% fita), rjómi(36% fita), undanrenna(0,1% fita), uppþvottalögur og vatn(0% fita).
Fyrst settum við deselíter af vatni í disk og létum það standa í smá stund svo að það hætti að hreyfast. Þá settum við tvo dropa af matarlit í vatnið, dýfðum eyrnapinna í uppþvottalöginn og dýfðum svo eyrnapinnanum ofaní vatnið. Þegar það var búið þrifum við áhöldin og gerðum svo það sama með undanrennu. Með hana settum við reyndar fleiri dropa af matarlit og í mismunandi litum. Eftir að því var lokið gerðum við það sama með nýmjólk og þar á eftir með rjóma.
Tilraunin tókst mjög vel í alla staði.
Niðurstöðurnar voru þær að matarliturinn hreyfðist lítið sem ekkert í vatninu, svolítið í undanrennunni, mikið í nýmjólkinni og aðeins í rjómanum. Það sem við fundum út með þessum upplýsingum var að á meðan fitan er í litlu magni hreyfist vökvinn meira eftir því sem fitan er meiri, en það gilti hinsvegar ekki með rjómann. Við höldum að sé því að rjóminn sé svo þykkur að hreyfingin verði minni. Samkvæmt þessu ætti vatnið ekki að hreyfast neitt, og við höldum líka að eina ástæðan fyrir því að það hreyfðist eitthvað hafi verið bylgjurnar frá eyrnapinnanum.
Ástæðan fyrir því að mjólkin hreyfist þegar sápan snertir hana er þessi : Sápan blandast ekki mjólkinni heldur flýtur á yfirborðinu og sameindirnar í sápunni reyna að grípa í fituagnirnar í mjólkinni og sundra þeim og við það myndast þessi hringlaga hreyfing á sápunni sem dregur svo matarlitinn með sér.
Þessi tilraun og allt ferlið í kringum hana er búið að vera mjög skemmtilegt og fróðlegt.
Hér er svo myndbandið okkar