Kapittel 5 - Energi

Question 1

Hvordan regner man ut potensiell energi?

Answer 1

EP=mgh. hvor m er masse, g er er den gravitasjonelle akselerasjonen (ca. 9,81m/s2) og h er høyden. Eksempel = En lampe henger 2,4 meter over bakken og veier 4 kg. Ep = 4kg9,82,4 =94,08 J.

Question 2

Hvordan regner man ut bevegelsesenergi?

Answer 2

Formelen for å regne ut bevegelsesenergi = KE = 1/2 * m * v^2 Der KE er kinetisk energi (i joule), m er massen til objektet (i kg), og v er hastigheten til objektet (i m/s)

Question 3

En lampe henger 2,4 meter over bakken og veier 4 kg. Hvordan regner vi ut den potensielle energien til lampa?

Answer 3

Ep = mgh
= 4g9,8m/s2,4m

=94,08 joule.

Question 4

Hvor får vi mye energi fra i Norge?

Answer 4

90-95% av all kraftproduksjon i Norge kommer fra vannkraft. Noe kommer fra vind og solceller.

Question 5

Hvorfor må vi finne mer bærekraftige energikilder?

Answer 5

Å produsere elektrisitet ved å brenne fossile brennstoffer som kull og olje slipper ut mye C02 og ødelegger ozon-laget. Dette fører til økt temperatur på jorda som igjen fører med seg en rekke med klimaendringer. Fossile brennstoffer er ikke fornybare, og vi vil til slutt gå tomme. Derfor er det viktig å satse på fornybare og klimavennlige energikilder som vannkraft, solkraft og vindkraft. Atomkraft er en ren, men ikke fornybar energikilde som er omdiskutert, men kan være nøkkelen til å løse klimakrisen, siden det er en pålitelig og regulerbar energikilde som ikke slipper ut C02.

Question 6

Hva er energi av høy og lav kvalitet?

Answer 6

Energi av høy kvalitet er energi som kan brukes til mange forskjellige formål, f. eks bensin eller elektrisk energi. Energi av lav kvalitet er energi som ikke kan brukes til mange formål.

Question 7

Forklar hvordan et vannkraftverk fungerer.

Answer 7

Et vannkraftverk gjør om vannets bevegelsesenergi om til mekanisk energi, som igjen blir omdannet til elektrisk energi ved hjelp av en generator. I magasinkraftverk blir vannet lagret i magasiner. Når det regner og når snø smelter i fjellet, havnet vann i magasinet. Vann har mye potensiell energi, og
blir tappet etter behov fra magasinene og ned en tunnel som går ned til en turbin. Turbinen utnytter bevegelsesenergien i vannet og omgjør denne til mekanisk energi. Turbinen driver igjen en generator som omdanner denne energien til elektrisk energi.

Question 8

Hvilke ulemper medfører vannkraft?

Answer 8

Ulempene med vannkraft er at de kan påvirke økosystemene i magasinene. De er også dyre å bygge, og er en økonomisk risiko. Det må også være optimale forhold for å bygge et vannkraftverk, og man er avhengig av regelmessig nedbør.

Question 9

Skriv opp en energikjede for en skitur ned en bakke. Du bruker skiheis.

Answer 9

Skiheisen bruker elektrisk energi, som fremstilles i vannkraftverk. Vann lagres i magasiner og har en stillingsenergi, denne omgjøres til bevegelsesenergi når vannet sendes ned rør ned til kraftverket. I kraftverket omgjøres vannets bevegelsesenergi til mekanisk energi ved hjelp av en turbin. Turbinen driver en generator som gjør om mekanisk energi til elektrisk energi ved hjelp av elektromagnetisk induksjon.
På toppen av bakken har du stillingsenergi, som går over til bevegelsesenergi når du setter utfor. Energien gjøres om til varme i luften og i snøen du har glidd på.

Question 10

Hvorfor er vestlandet og trøndelag de beste områdene for vindmøller i Norge?

Answer 10

Topografiske forhold - åpne områder med høyder og fjell som gir gunstige forhold for vindstrømmer
Sterke vindforhold
Tilgang til infrastruktur
Politisk og samfunnsmessig akasept

Question 11

Hvor stor kan en vindmølle være?

Answer 11

Vindmøller kan være over 180m høye og ha en bladlengde på 70-80 meter.

Question 12

Nevn minst tre fordeler med vindmøller.

Answer 12

Lette å montere, kan lett fjernes igjen

Det er en bærekraftig og ren energikilde, uten utslipp.

Ved å benytte pumpekraftverk kan man spare overskuddsenergien til det er behov.

Det er en av de tryggeste energikildene vi har.

De produserer mer energi i forhold til det vi bruker for å produsere dem

Lave kostnader når de først er satt opp.

Question 13

Nevn minst tre ulemper med vindmøller.

Answer 13

Ødelegger inntrykket av uberørt natur

Man må lage brede veier for å frakte vindmøller

Strømproduksjon er uforutsigbar ikke regulerbar. Man er avhengig av vind.

Virkningsgrad på opptil 59%, sammenlignet med de beste vannkraftverkene som har opp til 98%.

Dyrt å knytte vindmøller opp til eksisterende strømnett.

Kan lage mye støy

Kan ødelegge for fuglelivet

Question 14

Hvordan unngår man at vindmøllene blir ødelagt når vinden er for sterk?

Answer 14

Hvis vinden overstiger 25m/s må vindmøllen stoppes og bladene vris slik at de ikke blir fanget av vinden.

Question 15

Hva er sammenhengen mellom elektrisk effekt og energi?

Answer 15

Elektrisk energi er effekt over tid

Question 16

Forklar hvordan en sikring fungerer.

Answer 16

En sikring er en elektrisk komponent som skal beskytte kretsen mot overbelastning og kortslutning. Nyere typer vern har både en termisk og elektromagnetisk utkoblingsfunksjon. Den termiske utkoblingen skjer når det dannes varmgang i sikringen som et resultat av overbelastning. Eldre sikringer er “smeltesikringer”, som innebærer at en tråd av en metall legering smelter ved en viss temperatur, som dermed bryter kretsen. Nyere vern har et bi-metall som bøyer seg ved varmgang og vipper en kontaktarm ned og bryter kretsen.

Elektromagnetisk utkobling skjer ved kortslutning. I nyere vern sitter det en elektromagnet, med et stempel plassert inni. Ved sterke strømmer blir magnetfeltet mye sterkere, og drar stemplet ned. Stemplet dytter ned en kontaktarm og bryter kretsen.

Sikringen er en helt vesentlig komponent alle elektriske installasjoner.

Question 17

Hvilken enhet bruker vi for elektrisk energi?

Answer 17

Enheten for effekt er W (watt). For må måle elektrisk energi bruker vi ofte kwh (kilowatt timer),

Question 18

Hva skjer når det går elektrisk strøm gjennom en ledning?

Answer 18

Elektroner beveger seg fra den ene enden av ledning til den andre.

Question 19

Hva er et overspenningsvern?

Answer 19

brukes til å beskytte den elektriske installasjonen mot skadelige overspenninger, som for eksempel ved lynnedslag.

Question 20

Hvorfor må vi ha jording på strømnettet vårt?

Answer 20

Ved å jorde strømnettet forsikrer vi oss at feilstrømmer går direkte til jord og ikke gjør skade på utstyr eller mennesker.

Question 21

Hvordan er solcellene koblet i et solcellepanel?

Answer 21

I serie. Ved å koble panelene i serie øker vi spenningen.

Question 22

Hvordan kan vi se at en kurs på strømnettet vårt er jordet?

Answer 22

Kurser som er jordet har en jordingsledning. Man kan se på en stikkontakt om den er jordet.

Question 23

Hva er fordelen med vekselstrøm?

Answer 23

Vekselstrøm har mer effektiv kraftoverføring over lengre avstander enn likestrøm.

Question 24

Hvordan kan vi produsere elektrisk strøm fra solenergien?

Answer 24

Solceller brukes til å lade batterier, og generere likestrøm. Likestrømmen kan omgjøres til vekselstrøm gjennom en inverter.

Question 25

Hvilken forskjell er det på bruk av solcelle og solcellepanel?

Answer 25

Solcellepaneler er flere solceller som er koblet sammen elektrisk. Solceller brukes ofte til å lade små enheter som kalkulatorer og mobiltelefoner.

Question 26

Hvordan kan vi lagre energien vi får fra et solcellepanel?

Answer 26

Ved å bruke et batteri.

Question 27

Nevn minst 3 fordeler ved bruk av solceller

Answer 27

Kan brukes til å skaffe strøm der det er vanskelig eller dyrt å skaffe strøm, f.eks på hytta.

Kan plasseres utenfor befolkede områder

Lette å flytte

Lett å lagre

Question 28

Nevn minst 3 ulempe ved bruk av solceller

Answer 28

Tar lang tid før de produserer mer strøm enn det som trengs for å produsere dem

Dyre å kjøpe

Krever betydelig plass for å generere tilstrekkelig mengde elektrisitet

Avhengig av lagringsteknologi

Question 29

Hva betyr det at en solcelle har en virkningsgrad på 20%?

Answer 29

Kun 20% av energien fra sollyset blir utnyttet.

Question 30

Hvilken av platene i solcellen er tilsatt bor, og hvilken er tilsatt fosfor, og hva oppnår vi ved å tilsette ulike stoffer på de to platene?

Answer 30

N- siden er tilsatt fosfor, og P siden er tilsatt bor.

Fosfor har fem elektroner i det ytterste skallet, bor har 3, og silisum har 4.

Når platene settes sammen, vil noen av elektronene fra n siden hoppe over til p siden.

Question 31

Forklar hva som skjer med elektronene når sollys treffer solcellen.

Answer 31

Noe av energien fra sollyset gir økt energi til elektronene i p-siden.

Disse elektronene kan nå oppe over til n-siden. De kan ikke hoppe tilbake til p-siden.

Da får n-siden med fosfor et overskudd med elektroner, og den eneste muligheten disse elektronene har for å komme tilbake til p siden er gjennom en ledning som går fra n-siden til p-siden

Dermed får vi strøm fra solcellen.

Annen forklaring:

Når sollys treffer solcellen, frigjør sollyset et elektron fra et silisium-atom. Da dannes det et fritt elektron, og et ledig elektronhull.

Det frie eletronet til gjerne til n-siden, mens elektronhullet vil ned til den positive siden.

Elektronene på n-siden vil til p-siden, og eneste veien dit er gjennom en ledning mellom platene.

Question 32

Hva er et batteri?

Answer 32

En gjenstand som kan lagre energi i kjemisk form og levere energien tilbake i elektrisk form.

Question 33

Hvilke batterityper har vi?

Answer 33

Ladbare batterier, og ikke ladbare batterier.

Ladbare batterityper er blybatteri - NiCd (Nikkel-kadmium), og Lithium-ion Li-ion.

Ikke ladbare batterityper
Alkaiske batterier, knappcellebatterier og noen litiumbatterier

Question 34

Hva er spenningen på de batteriene vi kjøper i butikken?

Answer 34

1,5V, 9V, 3V

Question 35

Hvordan legges polene på batteriene når de kobles i serie, og hva oppnår vi da?

Answer 35

Ved seriekobling legges de i motsatte retninger. + på -.

Question 36

Hvordan kobler du en batterilader når du skal lade et batteri?

Answer 36

+ til + og - til - .

Question 37

Hva er fordelen med seriekobling og parallellkobling av batterier?

Answer 37

Seriekobling gir høyere spenning, parallellkobling gir høyere strøm, lenger levetid på batteriet.

Question 38

Du seriekobler 4 batterier på 3V hver, hva blir polspenningen?

Answer 38

3+3+3+3 = 12V

Question 39

Du parallellkobler 4 batterier på 3V hver, hva blir polspenningen?

Answer 39

3V

Question 40

Hvilket annet navn har ikke-ladbare batterier?

Answer 40

Engangsbatterier, alkaiske batterier

Question 41

Gi to eksempler på ladbare batterier og hva de brukes til.

Answer 41

Blybatteri - brukes som startbatterier i biler, og i solcelleanlegg.

Lithium-ion Li-ion brukes i elbiler

NiCd (Nikkel-kadmium)

Question 42

Hva er formelen for fotosyntesen?

Answer 42

Kardondioksid (CO2) + Vann (H2O) + energi fra sollys = Karbohydrat (C6H12O6) + Oksygen O2)

Question 43

Forklar kort hva energi er.

Answer 43

Energi er evnen til å utføre et arbeid, eller forårsake endringer. Energi er den grunnleggende drivkraften i universet.

Question 44

Nevn noen typer for energi.

Answer 44

Kinetisk energi (bevegelsesenergi)

Potensiell energi (energi lagret i et objekt på grunn av posisjon eller tilstand)

Termisk energi

Elektrisk energi

Lysenergi (elektromagnetisk stråling)

Kjerneenergi (energien som er lagret i kjernene til atomer. Frigjøres gjennom kjernefysiske reaksjoner som kjernefysisk fisjon og fusjon.

Question 45

Oddbjørn lader teslaen sin på skolen. Den trekker 14A fra skolens 230V anlegg. Hvilken effekt lader bilen med?

Answer 45

P = U * I

P = 230V * 14 A = 3220 W

Question 46

Forklar hvordan solcellepaneler produserer strøm.

Answer 46

En solcelle er bygget opp av to plater med silisium som er satt inntil hverandre. Den ene platen (n-siden) har en liten forurensing av fosfor, og den andre platen (p-siden) har en liten forurensing av bor. Når platene settes sammen hopper noen av elektronene fra n-siden over til p-siden og det dannes en mur mellom de to sidene, som hindrer flere elektroner fra å hoppe fra n-siden til p-siden, men elektroner kan hoppe fra p-siden til n-siden.

Når solcellen blir belyst hopper flere elektroner fra p-siden til n-siden. De vil gjerne tilbake til p-siden, men eneste vei tilbake er gjennom en ledning mellom platene. Dermed får vi elektrisk strøm fra solcellen, som vi kan bruke til å for eksempel lade batterier.