Hoppa till huvudinnehåll
Visual Science StudioVisual Science Studio

Elektriska kretsar

En enkel krets med batteri, brytare, resistorer och lampa. Variera spänning, resistans och antal resistorer — och växla mellan serie- och parallellkoppling för att se hur en förändring i en del av kretsen påverkar hela systemet.

STABILLärarvy →

Gy25-koppling

Verifierad Gy25-koppling
Utbildningsnivå
Gymnasial vuxenutbildning
Ämnesområde
Fysik
  • Fysik – Nivå 1a1FYSK1A10X· FysikKärnmodulverified
  • Fysik – Nivå 1bFYSK1B00X· FysikKärnmodulverified

Centralt begrepp

Ohms lag och topologins betydelse: U = R·I, P = U·I

Experimentmiljö

Börja här

Steg 1 av 7 · En lampa, ett batteri

En lampa, ett batteri

Gör detta
Ändra spänningen U medan resistansen R är oförändrad. Ändra sedan R medan U är oförändrad.
Titta efter
Hur strömmen I ökar när U ökar och minskar när R ökar — och att U och I är olika storheter i modellen.
Gå vidare när
Du kan skilja mellan spänning, ström och resistans och beskriva hur de påverkar varandra.
Rekommenderad vyKretsvyAktiv vy
Fysiskt objektKretsvy
9.0 VR1 = 10 ΩR2 = 10 ΩL2.03 WSeriekoppling · n = 2

SyfteSchematisk krets med batteri, brytare, resistorer och lampa. Lampans ljusstyrka följer effekten direkt.

BegränsningIdealiserad krets — inga inre resistanser i batteri eller ledningar. · Visar 1–4 resistorer.

Kontrollpanel

Live

Fokus i detta steg: Batterispänning

Ändra Batterispänning och Resistans per resistor och Brytare (0 = öppen, 1 = sluten) och se vad som händer i modellen. Övriga reglage är låsta för att du ska fokusera på ett i taget.

9V
0 V24 V

Spänningskällans drivande potential. U = 0 ⇒ ingen ström, oavsett R.

10Ω
1 Ω100 Ω

Resistansen för en enskild resistor. Större R ⇒ mindre ström vid given U.

2
14

Antal lika resistorer i kretsen. Effekten beror på topologin.

Låst just nu — steget fokuserar på annat

0
01

0 = seriekoppling (R_tot = n·R). 1 = parallellkoppling (R_tot = R/n).

Låst just nu — steget fokuserar på annat

1
01

Bryt kretsen för att se att ingen ström flyter när slingan är öppen.

Ändra ett reglage för att se vad som händer.

Pedagogisk vägledning

Aktivt lärandemål

Ohms lag U = R·I

Sambandet mellan spänning, ström och resistans är linjärt: U = R·I.

Föreslagen nästa representation

Mätarinstrument

För att stödja målet «Ohms lag U = R·I» — Voltmeter, amperemeter och R_tot. Direktavläsning av mätstorheterna som eleven känner igen från labb.

Pröva att jämföra med

Mätarinstrument

Voltmeter, amperemeter och R_tot. Direktavläsning av mätstorheterna som eleven känner igen från labb.

Lärandemål

  • Förstå Ohms lag U = R·I som ett linjärt samband mellan spänning och ström.
  • Skilja seriekoppling (R_tot = n·R, samma I, U fördelas) från parallellkoppling (R_tot = R/n, full U, I delas).
  • Förstå effekten P = U·I och att P_tot = Σ P_resistor (energibevarande).
  • Förstå att ström inte 'förbrukas' — det är energi som omvandlas i resistorerna.
  • Förstå att batteriet inte skickar ut en bestämd ström — strömmen bestäms av spänning och resistans.

Modell

U = R · I P = U · I = I² · R = U² / R R_tot(serie) = n·R R_tot(parallell) = R/n
Analytisk modell för en idealiserad krets med n lika resistorer kopplade antingen i serie eller i parallell. I serie summeras resistanserna och samma ström går genom alla; spänningen fördelas. I parallell ligger full spänning över varje gren och totala strömmen är summan av grenströmmarna. Effekten beräknas både totalt (P_tot = U·I) och per resistor (P = I²·R), och Σ stämmer alltid genom energibevarande.

Förklaring

Tänk dig vatten i rör. Spänningen är trycket från pumpen, strömmen är hur mycket vatten som rinner per sekund och resistansen är hur trångt röret är. Kopplar du flera trånga rör efter varandra (serie) blir det ännu trögare. Kopplar du dem bredvid varandra (parallell) blir det istället lättare. Vattnet försvinner inte i rören — det går runt och kommer tillbaka. Likadant går elektronerna runt i kretsen; det är energin som omvandlas i resistorerna.

Vanliga missuppfattningar

  • Att ström förbrukas i en krets. (Det är energi som omvandlas — laddningen går runt.)
  • Att spänning och ström är samma sak. (U är orsaken, I är följden enligt U = R·I.)
  • Att resistans stoppar strömmen helt. (Den bromsar bara — bara en öppen krets ger I = 0.)
  • Att batteriet skickar ut en bestämd ström. (Batteriet ger en spänning; strömmen bestäms av kretsen.)
  • Att lampor i serie lyser lika starkt som ensamma. (R_tot växer ⇒ I minskar ⇒ varje lampa lyser svagare.)
  • Att fler parallella resistorer ökar resistansen. (R_tot = R/n minskar med n.)

Modellens begränsningar

Alla simuleringar bygger på en förenklad bild av verkligheten. Här ser du vad just denna modell antar och när den slutar gälla.

Förenklingar

  • Endast lika resistorer (alla R har samma värde). Blandade kretsar ingår inte i V1.
  • Endast två topologier: ren serie eller ren parallell. Brokopplade kretsar utelämnas.
  • Idealiserat batteri — ingen inre resistans.
  • Idealiserade ledningar — ingen ledningsresistans.
  • Likström (DC). Växelström (AC) behandlas i senare modul.
  • Lampan modelleras som vanlig resistor — ingen temperaturberoende R.

Reflektionsfrågor

  1. 01Varför är total resistans mindre i parallellkoppling än för en enda resistor?
  2. 02Vad händer med strömmen om du dubblar spänningen och samtidigt fördubblar resistansen?
  3. 03Varför blir lampor i serie svagare när du lägger till en till — men lampor i parallell behåller sin ljusstyrka?
  4. 04Hur kan en säkring som löser ut vid 10 A skydda en krets vars normala ström är 3 A?
  5. 05Varför kallas batteriet en spänningskälla och inte en strömkälla?