lu.se

Nationellt resurscentrum för fysik

Denna sida på svenska This page in English This page in English

Ellära med trolldeg

Vad kan man prata om när man bygger elektriska kretsar?

Längre ner på sidan beskriver vi kort

  • Sluten krets 
  • Kortslutning (strömmen tar lättaste vägen)
  • Parallellkoppling
  • Seriekoppling

Det finns förstås många sätt att variera det fåtal kretsar vi visar i filmen.

Här hittar du också recept på trolldeg, tips om material samt lite information om lysdioder.

Trolldeg för elektriska kretsar

Vi har hittat idéen till elektriska kretsar med trolldeg på Squishy Circuits. Där finns recept på två olika degar - en som leder ström och en som inte leder ström. Vi tyckte att det var svårt att få den icke-ledande degen att fungera - den ledde ström rätt bra den också - och har därför använt modellera som icke-ledande deg.

Recept på ledande deg:

  • 1 dl vatten
  • 1,5 dl vetemjöl
  • 0,25 dl salt
  • 3 msk vinsyra (finns i kryddhyllan)
  • 1 msk matolja
  • ev. karamellfärg

Blanda allt i en kastrull - vill du färga degen häll i karamellfärg också. Värm på medeltemperatur så att smeten tjocknar till en klump. Låt klumpen svalna något innan ni knådar den tills den blir sval. Förvara den i en påse om du vill spara den till en annan dag. 

Seriekoppling och sluten krets

Om du sätter fler lysdioder i serie kommer de att lysa svagare eftersom resistansen i kretsen har blivit större – då går det mindre ström. Har du bara två lysdioder kanske det räcker med 2 batterier, har du fler får du nog använda fyra batterier.

Lamporna i en julljusstake eller en julgransslinga är seriekopplade - skruvar man ur en slocknar alla. Ström kan inte gå om man inte har en sluten krets - alltså från batteriet, genom något, och tillbaka till batteriet. Om du tar loss en av dioderna så slocknar de andra eftersom kretsen inte är sluten längre (ingen ström går).

Parallellkoppling

Dioderna lyser lika starkt även om du sätter i fler – det tyder på att strömmen genom en viss diod inte ändras även om vi sätter i fler dioder. Strömmen kan gå från batteriet, genom en diod, och tillbaka till batteriet utan att behöva passera mer än en diod. Detta skiljer sig från seriekopplingen där vi tvingade strömmen att passera flera dioder, alla med sitt elektriska motstånd.

Lampor och andra elektriska apparater i hemmet är parallellkopplade - skruvar man ur en lampa eller stänger av en apparat så fungerar de andra forfarande.

Ström tar lättaste vägen

Ström tar lättaste vägen, vilket betyder att mer ström går den väg där det elektriska motståndet (resistansen) är minst. Om du för ihop trolldegskorvarna/klumparna eller lägger en tredje klump i kontakt med de två andra (antingen i en parallellkoppling eller seriekoppling), så ger du strömmen en alternativ väg att gå, som innebär att den inte behöver passera lysdioden. 

Då kommer strömmen att välja att gå genom degen utan att passera lysdioden eftersom lysdioden har mycket högre elektriskt motstånd än en klump trolldeg. Detta kallas kortslutning - att man genom att ge strömmen en ny väg har kopplat förbi sin krets med lysdioder.

Material

Använd 1,5 V (AA) batterier. Röda lysdioder behöver inte så mycket spänning för att lysa, medan gröna behöver lite mer. När ni seriekopplar dioder behöver ni säkert 4 batterier, eller tom fler om ni använder gröna dioder. (Ni kan seriekoppla flera batteripack om det behövs). 

Vi har köpt batterier, batterihållare och lysdioder på Kjell & Co.

  • Batterihållare för 2 batterier: artikelnummer 39752
  • Batterihållare för 4 batterier: art.nr. 39755
  • Batterikontakt: art. nr. 39173

Lysdioder kan ha färgade eller ofärgade höljen. Båda varianterna fungerar i försöken, men vi tycker att de färgade höljena dämpar ljuset ganska mycket. De dioder med ofärgade höljen vi tipsar om nedan lyser klarare. Vi har använt 5 mm dioder – det blir pilligt om du köper mindre, men hittar du större dioder (10 mm) går det bra. Tips på artikelnummer för 5mm dioder finns här:

  • Ofärgade höljen: 90580 (röd), 90588 (orange), 90589 (grön)
  • Färgade höljen (lyser ofta lite sämre): 89268 (röd), 89269 (grön),89250  (mixade färger) 

Hur fungerar en lysdiod (LED) och varför använder man lysdioder?

Lysdioder fungerar på ett helt annat sätt än vanliga glödlampor. Glödlampan har en glödtråd som värms upp och glöder då ström passerar genom den. Det mesta av den elektriska energi vi tillför en glödlampa omvandlas till värme istället för ljus vilket förstås är slöseri med energi. Man uppskattar att 20% av västvärldens energi-användning går till belysning, vilket skulle kunna minskas betydligt om mer energisnåla lampor, t.ex. LED-lampor med lysdioder i, används. Man kan också tänka sig att använda lågenergilampor – problemet är att de ofta innehåller kvicksilver.

Lysdioder (och andra dioder) kan bara leda ström på ett håll – det är därför det är noga vilket av diodens två ben man kopplar till plus respektive minus på batteriet. En diod är som en enkelriktad väg för ström. För att dioden ska lysa, dvs avge energi i form av ljus, måste vi tillföra elektrisk energi (från batteriet).

Lysdiodens färg bestäms av det halvledarmaterial den är tillverkad av - den eventuella färgen på höljet är inte de som ger fären hos dioden, utan en röd diod lyser rött även om höljet är ofärgat.

Sök på "lysdiod" i frågelådan för att läsa mer om lysdioder.