ENERGI - MikroVerkstedet

Et LEGO ® inspirasjonsmateriale
ENERGI

TAKK TIL
LEGO Educational Division takker
følgende for deres bidrag:
Forfatter og opplæringskonsulent:
George Snape
Stockport, England
Redaktører:
Deborah Sirulnik
White Knuckle Advertising
Longmeadow, Massachusetts USA
Diana McMeeking
Simsbury, Connecticut USA
Grafisk design:
Timothy Hiltabiddle
Hiltabiddle Design
Newburyport, Massachusetts USA
Bilder:
Museum of Science and Industry
Manchester, UK
NEG Micon
Randers, Danmark
www.LEGO.com/education
EN VERDEN MED
ENERGI
Et LEGO ® inspirasjonsmateriale
I dette materiale finner du:
E NERGIEN O MKRING O SS
Se med den. Hør med den. Beveg deg med den
E LEKTRISK E NERGI
Se i spenning på dens mange bruksområder!
P RODUKSJON AV E LEKTRISITET
Fra vind, vann og sol
L AGRING AV E NERGI
Gjem energien til seinere bruk
OVERFØRING AV E NERGI
Det kreves energi for å flytte energi
VARIG E NERGI
En umulig drøm?
3

ENERGIEN OMKRING OSS
Se med den.
Hør med den.
Beveg deg med den
En
soldrevet
vifte.
Energi finnes overalt. Vi har den på toppen av
en bakke og omdanner den til bevegelsesenergi
mens vi går nedover. Energien i maten vi spiser
er det brennstoffet som gjør at vi kan bevege
musklene våre og holde oss varme. Lydenergi
kommer inn gjennom øret så vi kan høre,
lysenergi gjør det mulig for oss å se. Energi
eksisterer alltid og er nyttig for oss når den går
fra én form til en annen. Vi utnytter energien
i brennstoff når vi brenner det. Vi utnytter den
også i bilmotoren for å få biler til å kjøre.
Et eneste lyn
inneholder nok
elektrisk energi
til å forsyne en
by i en uke.
Det tar mindre tid
å fjerne snøen hvis
det tilføres mer
energi.
"Arbeid er den mest
betydningsfulle ting
i verden; derfor bør vi alltid
gjemme noe til i morgen."
Energi: ukontrollert effekt
Noen ganger utløser vi energi raskt. Krutt og dynamitt
inneholder mye energi. En eksplosjon er ukontrollert og
kan forårsake store ødeleggelser.
Lyn er en ukontrollert utløsning av energi. Stigende og
fallende luftstrømmer i skysystemer får den elektriske
spenningen til å stige. Ladningen
i skyene vokser seg større og større J AMES J OULE VAR
inntil en enorm elektrisk gnist utløses.
OVERBEVIST OM AT
Det er dette vi ser som et lyn.
BEVEGELSESENERGI
Solen er en kjernereaktor som gir
oss energi som varme, lys og annen
stråling. Kjerneenergi frigis når det skjer
endringer i atomkjernene. Solen mister
energi tilsvarende 4.000.000 tonn per
sekund. Heldigvis vil det ta flere
milliarder år før solen er oppbrent.
KAN OMSETTES TIL
VARMEENERGI.
D ERFOR TILBRAKTE
HAN SINE
HVETEBRØDSDAGER
MED Å VISE AT
VANNTEMPERATUREN
Arbeid og energi
ER HØYERE VED
BUNNEN AV ET
Det er hardt arbeid å løfte tunge ting.
Prøv å løfte et lite eple (på ca. 100 VANNFALL ENN PÅ
gram) til en meters høyde. Du har
TOPPEN!
nettopp tilført eplet en joule energi!
Enheten for energi er oppkalt etter James P. Joule.
Effekt er et mål for hvor hurtig du overfører energi. Du kan
løfte eplet langsomt opp og bruke liten effekt. Hvis du løfter
eplet svært raskt, er effekten større. Effekt måles i watt.
DON HEROLD
4 5
En vinsj
gjør det
letter å
løfte ting.

Energien som
frigjøres i et
forbrenningsanlegg
kan brukes til elproduksjon.
6
Energi: gjenbruk
Vi kan ikke skape eller ødelegge energi. Vi kan
omdanne den kjemiske energi i brensel til varmeenergi.
Men mange av våre energiressurser er
begrensede. Det vi nå kjenner til av olje- og gassressurser
- som det tok millioner av år å lage - vil være oppbrukt om
mindre enn 50 år. Hvis energilagrene skal holde langt inn
i fremtiden, må fornybare energikilder som sol, vind og vann
utnyttes i større grad.
Søppel – en mulig formue
Mange avfallsprodukter kan forbrennes i små energiverk. Et
energiverk i Storbritannia utvikler 12,5 millioner watt ved å
forbrenne hønselort! Ovnstemperaturen er meget høy: 850 ˚C
for å utrydde bakterier og fjerne lukt.
I områder hvor det dyrkes korn, forbrennes halm så det
produseres elektrisk energi. Vi kan plante trær for senere
å lage papir av dem. Hvis vi så samler inn og forbrenner
papiret for å lage elektrisk energi, bruker vi energiressursen
en gang til. Vi gjenbruker papiret og energien.
En del av det avfallet som stammer fra husholdninger,
kommer til en søppelfylling. Det nedbrytes og det dannes
metangass. Gassen kan samles inn og føres i rør til små
energiverk, hvor den forbrennes for å danne damp til
turbinene som driver generatorene.
En gjenbruksmaskin
for
metall.
Ikke-fornybare
energikilder
Fornybare
energikilder
"Vinden og bølgene er
alltid på den dyktige
styrmannens side."
EDWARD GIBBON
Vindmøllen
produserer
energi til
gatebelysningen.
Vi planter så hurtig vi kan
Hvis vi forbrenner en hurtigvoksende plante,
kan vi – forutsatt at vi planter like mange som
vi forbrenner – fortsette å benytte den som en
energiressurs. Hurtigvoksende trær som pil og
poppel er ideelle, fordi de etter nedskjæring vil
vokse opp igjen fra samme rot. En slik metode
krever tre skogteiger slik at trærne i hver teig
kan skjæres ned hvert tredje år . Et kraftverk
i Cornwall, England, planlegger å benytte
elefantgress på denne måten. Det vil levere
elektrisitet til 5.000 husstander.
Det kommer i bølger
Soldrevet bil.
Tidlige forsøk på å utnytte energien i bølger
undervurderte kraftig den nærmest fryktinngytende energien
som bølgene inneholdt. Mange av de tidlige forsøk ble ødelagt
av bølgenes enorme energi.
En nylig undersøkelse av dette arbeidet viser at det i dag er
planlagt minst 15 bølgeenergiverk. Ni av dem vil bli plassert
i Europa. Undersøkelsen konkluderer med at bølgeenergi vil
kunne oppfylle 10 % av verdens energibehov.
En vannmølle driver samlebåndet.
7

Elektrisk drevet karusell.
8
ELEKTRISK ENERGI
Se i spenning på dens
mange bruksområder!
Uvær fylt av lyn og lynnedslag har
rast siden jorda fikk en atmosfære
for noen tusen millioner år siden.
Små elektriske pulser fra
hjernen styrer alle våre
muskelbevegelser.
F OKUS P Å: D EN E LEKTRISKE M OTOR
DEN HAR EN TILTREKKENDE PERSONLIGHET
Det hele begynte i København i 1820, da H. C. Ørsted
holdt et foredrag om overføring av elektrisk energi til
varmeenergi. Han hadde et kompass nær inntil en
metalltråd. Da han tilsluttet strøm, oppdaget han at
kompassnålen, som jo er en magnet, svingte vekk fra
sin vanlige nord-syd-stilling. Elektrisk strøm skapte et
magnetisk felt! En rekke oppfinnelser fulgte:
elektromagneten, den elektriske klokke, el-motoren og
den telegrafiske mottaker – for bare å nevne noen få.
En el-motor har en spole som leder en elektrisk strøm.
Spolen er montert på en aksel og montert i et sterkt
magnetfelt. Når elektrisitet går gjennom spolen, dreier
spolen om sin akse.
Seinere, i 1831, oppdaget Michael Faraday at en magnet
som beveger seg inn og ut av en spole, induserer
elektrisitet i spolen. En dynamo (eller generator) er
en omvendt motor. Drei aksen, og spolen produserer
elektrisitet.
Når generatoren
dreies, vil
lampene lyse.
Generator eller motor?
En motors evne til å fungere som
en generator og lage elektrisk
energi kan være med på å holde
energiomkostningene nede.
Da jernbanen mellom Manchester
og Sheffield ble elektrifisert, ble
togtidene tilpasset så de tunge kullfyrte lokomotivene som
kom nedover bakken produserte nok elektrisitet til å drive
passasjertoget opp bakken.
Noen hydroelektriske energiverk oppbevarer vann i et høytliggende
basseng så det kan renne ned i et lavereliggende
basseng, og derved produsere elektrisk energi i perioder med
stor belastning. Så snart strømforsyningen igjen er tilstrekkelig
fra det ordinære energiverket, blir elektrisitet herfra brukt
til å drive en motor og pumpe vannet tilbake igjen.
Når elektrisiteten snakker
En telefon omformer lydenergi til elektrisk eneergi og
omvendt. Telefonens oppfinner, Alexander Graham Bell,
ble født i Edinburgh, Skottland, i 1847. Han begynte å
forske i talende maskiner. Hans familie flyttet til Nord-
Amerika i 1870, hvor han utviklet høyttaleren. Den benyttet
en magnet som passet inn i en spole. Magneten var fastgjort
til en membran som vibrerte inn og ut når strømmen gikk
gjennom spolen.
Ved en tilfeldighet oppdaget han at
høyttaleren kunne arbeide motsatt, det
vil si omdanne lyd til skiftende elektriske
strømmer. Dette var oppfinnelsen av
mikrofonen.
9

10
Energi i felter
Vi lever alle i et tyngdefelt. Tyngdekraften tiltrekker alt
på jorden. Enhver ting som faller, omdanner energi til
bevegelsesenergi (kinetisk energi).
Det er også to andre typer felter: magnetiske felter og
elektriske felter. En magnet holdt i et magnetisk felt har
magnetisk potensiell energi og vil oppnå kinetisk energi
når den slippes. På samme måte vil en elektrisk ladning holdt
i et elektrisk felt, ha elektrisk potensiell energi.
Et magnetisk
tog svever
over sporet.
Elektromagnetiske
felt i spor i gulvet
styrer denne
roboten i LEGOs
produksjonslokaler.
F OKUS P Å: H ØYHASTIGHETSTOG
DE FLYTER PÅ ET MAGNETISK FELT
Teknologien for å få tog til å kjøre ved hjelp av
magnetfelter har eksistert i over 30 år. Tyskerne
har utviklet et system som får et tog til å sveve
ved magnetisk tiltrekning; japanerne har utviklet
et tog som svever ved magnetisk frastøtning.
Det er bygget prøvespor der prototyper er blitt testet
ved rekordhastigheter, men til nå har ingen kommet
i gang med ordinær togdrift. Mest lovende er det
japanske system med magneter som inneholder en
superleder på flytende helium som har meget lav
temperatur. Disse magnetene får et tog til å sveve
ca. 10 cm over skinnene. I det tyske system svever
toget kun ca. 8 – 9 mm over skinnene og krever
meget nøyaktig skinneføring. Ikke desto mindre
har man planer om togspor på 285 km mellom
Hamburg og Berlin til en pris på nær 40 milliarder
kroner. Hastigheten kan komme opp i over 430 km/h.
Passasjerene vil nok ha opplevelsen av at de flyr.
Magnetiske vogner frastøter hverandre.
E LEKTRONER
I ETTV-BILDERØR
KAN FÅ HASTIGHETER
PÅ 1/10 AV LYSETS
HASTIGHET. VED DENNE
HASTIGHET BEGYNNER
ELEKTRONENE Å BLI
TYNGRE.
En tjenelig skrivebordsmagnet.
Magnetisk
romskipsutskyting
NASA har gitt 1.000.000 britiske pund til universitetet i Sussex
for å utvikle et nytt system til utskyting av raketter basert på
magnetisk løftning. Systemet vil benytte elektromagneter til å
løfte og drive raketten ved høy hastighet langs en skrå skinne.
Ideen er at den vil bli skutt ut fra enden av utskytningsrampen
og ut i banen. Hvis det lykkes, vil forskningen skjære ned
omkostningene drastisk i forbindelse med utskytninger.
Normalt benyttes store mengder dyrt brennstoff.
Man blir helt elektrisk!
Gni en ballong mot ullgenseren din for å gi den elektrisk
ladning. Hold den tett inntil håret, som vil løfte seg i det
elektriske felt. Håret vil stritte ut til siden. Du kan se en
tilsvarende virkning på en TV-skjerm. Det elektriske feltet
får skjermen til å trekke til seg en masse støv.
MRI (magnetic resonance imaging
– magnetisk resonans skanning)
omgir pasienten med et magnetisk
felt som er 10.000 til 30.000 ganger
kraftigere enn jordens magnetfelt.
Pasienten kjenner ingen smerte ved
denne metoden.
Elektriske felter styrer bildet i bilderøret i en TV. Bilderøret
er lufttomt og inneholder en elektronkanon som skyter ut
elektroner. Andre deler av kanonen danner elektriske felter
som styrer elektronstrålen. Når elektroner utløses fra kanonen,
vil det elektriske felt akselerere
disse opp i en meget høy
hastighet. Når elektronene
treffer det kjemiske belegget
på skjermen, endres deres
kinetiske energi til et lysglimt.
11

Vindenergi får lampen
ved hoveddøra til å lyse.
12
PRODUKSJON AV ELEKTRISITET
Fra vind,
vann og sol
Moro med vind!
I tusener av år benyttet
seilskuter vindens
energi. I dag er bruken
av seil en fritidsaktivitet
for mennesker over
store deler av verden .
Vi setter stor pris på
den befriende følelsen
det er å seile en seilbåt
eller et seilbrett.
F OKUS P Å: V INDGENERATOREN
Vindmøllens generator.
THE ANSWER IS BLOWING IN THE WIND
Omkring år 700 ble vindmøllen brukt til å male korn
til mel. De hadde vannrette seil som var fastgjort til
møllesteinene. Etter hvert som bruken av vindmøller
spredte seg gjennom Europa, ble de utformet
annerledes; de fleste ble endret til et loddrette seil
som var forbundet med møllesteinene via et drev.
I dag bruker vi vindmøller til å produsere elektrisitet.
Moderne rotorer har store vinger for å fange vindenergi
effektivt. Vindmøllene står ofte samlet i en
vindmøllepark.
I toppen av tårnet plasseres generatoren og girene
(drevene) som øker rotasjonshastigheten på aksen til
en effektiv generatorhastighet. Her finner vi også en
mekanisme for å vende rotorene opp mot vinden og
endre vinkelen og stigningen på vingene. Vindgeneratorer
er effektive og omdanner ca. 30 % av vindens
energi til elektrisk energi.
"Jeg selger det hele
verden ønsker:
energi."
MATTHEW BOULTON
1711-1780
En vinddrevet seilbil.
Fremstilling av elektrisitet
fra rennende vann
Vannmøller (skovlehjul) ble brukt til å vanne
dyrket mark helt tilbake til 600 år f.Kr.
Omkring 100 f.Kr. ble de benyttet til å male
korn til mel. Etter hvert som industrialiseringen
vant fram, ble vannenergi viktigere for å drive
mange andre former for maskiner, fra
papirmøller til tekstilindustri.
Vannmøller inndeles vanligvis i to typer:
underfalls- og overfallshjul. Underfallshjulet
har blader som går ned i vannet og dreies av
vannstrømmen. Overfallshjulet benyttes derimot
i bakket landskap hvor vannet rant ned på et
hjul ovenfra. De var utstyrt med trauliknende
skovler. Vannets stillingsenergi gir energien
som skal til for å dreie hjulet.
Møllehjul - som nå kalles turbiner - benyttes
i vannenergiverk. Vannet samles i en demning.
Når slusen i demningen lukkes opp, fosser
vannet ut og driver turbinene rundt i stor
hastighet. Dette genererer store mengder
elektrisitet. Vannenergiverk forsyner Norge
med 99% av den elektrisiteten vi bruker. På verdensbasis
er vannenergien den viktigste energikilde etter fossile
brennstoffer.
Tiden beveger seg langsomt
Eierne av Park Green Silk Mill i Macclesfield i Storbritannia ville
ikke godta å betale arbeiderne samme lønn om sommeren når
vannet til mølla strømmet langsomt, som om vinteren og våren
med stor vannføring i elva. Uret på mølla hadde to urskiver: én
viste den riktige tiden, den andre ’mølle-tid’! Mølle-tidsuret,
som befant seg i maskinhuset, var forbundet til møllehjulet.
Om sommeren strømmet vannet langsomt og derfor gikk uret
langsomt. Arbeiderne visste ikke at de måtte arbeide flere
timer for samme lønn om sommeren enn i resten av året.
Et vasshjul på
en vannmølle.
13

En RCX
solcelle
skanner
omgivelsene
for mest
mulig lys.
14
Solenergi omdannes til elektrisitet.
Noen solpaneler omdanner solenergi direkte til
elektrisitet. De er fremstilt av ekstremt ren silisium, og
så behandlet med andre halv-ledende lag. Når sollyset
faller på solcella, genereres det ca. 0,5 volt mellom de
to lagene. Et typisk 10 cm panel produserer en effekt på
ca. 0,75 W.
Små solceller benyttes ofte i lommeregnere.
Hvis flere celler koples sammen,
øker effekten. I avsidesliggende eller øde
områder eller i uland benyttes de til å
produsere energi i liten målestokk, for
eksempel til telefonforbindelser.
Andre eksempler på bruksområder er
oppladning av batterier på skilter langs
motorveier, eller – tro det eller ei - maskiner
til å skrive ut parkeringsbøter.
F OKUS P Å: SOLBILEN
Lyset treffer
solcellene og
driver bilens
motor.
FORURENSNINGSFRI TRANSPORT
Å få en bil til å kjøre på gratis energi fra solen…
er det en drøm om en forurensningsfri bytransport
eller en uoppnåelig drøm?
Solbilen fra Honda ble bygget til Verdensmesterskapet
i solbilrace tvers over Australia, drøyt 3.000 km
mellom Darwin og Adelaide. De benyttet de siste
teknologiske nyvinninger, og bygget et karosseri
med en form og av et materiale som minsker
luftmotstand og vekt. Bakhjulene inneholder en
spesialmotor designet for høy effektivitet ved lave
omdreiningstall.
Honda-teamet arbeidet tett sammen med en
amerikansk solenergi-ekspert og benyttet høyeffektive
solceller. En elektronisk styreenhet regulerte strømmen
av energi mellom cellene, batteri og motor. Motoren
kunne fungere som en generator, til produksjon av
energi som ble lagret i batteriet når bilen kjørte ned
bakker eller minsket farten.
På en skyfri dag kjørte bilen i gjennomsnitt 75 km/h
med en topphastighet på over 130 km/h. Den vant
mesterskapet med en samlet tid på 35 timer 28
minutter.
Elektrisitet fra
solpanelet lader
et batteri som
så benyttes
i gatelamper,
fyrtårn og til og
med parkometre.
I hjemmet
Noen hus er utstyrt med solpanel.
Panelene inneholder en væske
som tar vare på varmeenergien.
Den varme væsken føres videre
til en varmeveksler for å varme
opp vann til et badebasseng eller
forvarme vann til bruk inne
i huset. I Norge er mange hytter og fritidshus utstyrt
med solpaneler også til belysning.
Naturlige solceller
Alle grønne planter tar opp energi fra sola. De fanger opp
lysenergien i "solceller" som vi kaller blader og omdanner den
til kjemisk energi. Denne prosessen som vi kaller fotosyntese,
foregår ved hjelp av de grønne klorofyllkornene som
omdanner energien i lyset til sukkeret glukose og oksygen.
Fang et par stråler
Solbading er spesielt viktig for padder eller krypdyr. Disse
virvelløse dyrene er vekselvarme. Hvis du er utstyrt med svært
liten kroppsisolasjon til å holde på varmeenergien, trenger du
all den varme du kan få fra sola for at kroppen skal fungere
ordentlig. For å kunne ta opp mest mulig varme, utvider noen
vekselvarme dyr kroppsoverflaten sin, slik at de får størst mulig
areal vendt mot sola. Andre kan gjøre huden mørkere om dagen
og lysere om natten. Mørke farger fanger opp mer varme enn
lyse farger.
Dette 14-motors soldrevne flyet lander
etter en suksessfylt testtur. Med et
vingespenn på ca 70 meter fløy den
i 2 timer i en høyde på 30 km.
Heldigvis er den fjernstyrt fra jorden
og behøver derfor ikke pilot.
15

LAGRING AV ENERGI
Overskuddsenergi
fra vind, vann og
sol oppbevares
i elektriske
kondensatorer.
Gjem energien til
seinere bruk
F OKUS P Å: K ONDENSATOREN
LAD DEN OPP!
Mange elektriske apparater har bruk for å kunne lagre
litt energi. De benytter en kondensator. Det er en meget
enkel anordning laget av to metallplater atskilt av et
tynt lag med isolasjonsmateriale. På en måte likner den
et smørbrød bestående av to lag brød (metall) med
syltetøy (isolasjonsmateriale) imellom. En stor kondensator
skal ha et stort areal med metallplater. Ofte er de
rullet sammen som en rull med tørkepapir.
Kondensatoren lagrer elektrisk ladning, en + ladning
på den ene plate og en – ladning på den andre.
En kondensator kan lades og utlades mange ganger,
akkurat som et ladbart batteri. Men her ender likheten.
Kondensatoren lagrer den elektriske ladningen bare
på platene. Batteriet benytter kjemikalier som gjør det
mulig å lagre mer energi.
Vannet i demningen (potensiell energi)
vil bli omdannet til elektrisk energi når
det slippes gjennom turbinene.
Elektrisk energi lagres i kondensatoren
(energiklossen) i denne bilen.
Legg lokk på
Noen ganger har vi bruk for mer energi enn vi
umiddelbart kan omdanne fra andre kilder. Det
ville derfor være en fordel hvis vi kan lage et lett
tilgjengelig lager. Måten vi lagrer energi på avhenger
av den formen energien har når den lagres.
Full av spenning
Spenn en spiral eller strekk en strikk: Energien vil være
lagret helt til du slipper. I årevis har vi benyttet dette
prinsippet til å skaffe energi til opptrekksklokker.
Nylig bygget Trevor Bayliss, en oppfinner fra England,
en mekanisk radio kalt en Baygen. Den inneholder en
mekanisk motor og en generator. Når den er trukket helt opp,
vil fjæra gi nok elektrisitet til å gi omkring 40 minutters
lyttetid.
Det er også mulig å ha mekaniske computere. En liten
computer kunne ha en fjær som, når den blir trukket opp,
gir den nok elektrisitet til å drive en computer i en times tid.
Legg så til et batteri som er oppladbart via den mekaniske
motoren, og du har et backup-system for å unngå tap av
data.
Trekkraft
Energien lagret
i gummistrikken
frigjøres til å
drive bilen
frem.
To tyske designere har funnet opp en mobiltelefon som drives
med en trekksnor. Et trekk i snoren dreier generatoren, som
lagrer elektrisitet i kondensatoren. De hevder at 15 trekk
i snora vil generere nok energi til en fem minutters
telefonsamtale.
Hva har et gjøkur og en romsonde felles? De har begge bruk
for tyngdekraften for å kunne utføre sitt arbeide. Loddene
i gjøkuret synker mot gulvet og frambringer dermed den
energi som skal til for å drive urverket. Romsonden benytter
tyngdekraftens energifelt fra planetene til å trekke seg lenger
og lenger vekk fra jorda.
17

Svinghjulet
Det er ikke lett å lagre kinetisk energi (bevegelsesenergi). Du
skal overføre energien til lageret (svinghjulet), holde den i
bevegelse og så kunne bruke den når du har behov for det.
Friksjon (gnidningsmotstand) reduserer raskt den kinetiske
energi til varmeenergi. Derfor kan du bare lagre kinetisk energi
i kort tid.
En snurrebass lagrer kinetisk
energi som i et svinghjul.
18
Noen leketøysbiler har en svinghjulmekanisme.
Du skyver bilene for å få fart
i svinghjulet og slipper. Energien som er
lagret i svinghjulet holder bilen i gang.
Man kunne kalle det en kinetisk energikondensator.
Store dampmaskiner ble benyttet i fabrikkene
ved århundreskiftet. Den en-sylindrede dampmaskin hadde
samme problem som denne sykkelpedalen: Den gav den største
omdreiningskraft midt på i vannrett posisjon, og ikke noe kraft
i loddrett posisjon. Det store tunge hjulet oppbevarte kinetisk
energi, så når stemplet var nederst i slaget, brukte svinghjulet
sin lagrede energi til å flytte stemplet tilbake i sylinderen. Det
store tunge svinghjulet hjalp motoren til å kjøre jevnt.
Alle bilmotorer har et svinghjul for å
holde et jevnt omdreiningstall, men
fordi moderne biler har fire eller flere
sylindre, fører det til en mer jevn
gange, og derfor behøver svinghjulet
ikke å være særlig stort.
Den en-sylindrede ’gode gamle’
traktoren har et stort svinghjul. Det
fungerte også som et drivsystem for
gårdens maskiner, når de ble
forbundet med en drivrem.
Denne bilen lagrer kinetisk
energi i svinghjulet.
I motsetning til ladbare batterier
kan kjemikaliene i vanlige
batterier ikke lades igjen når
batteriet er flatt. De må kasseres.
Svinghjuls-bussen
Forestill deg at vi installerer et svinghjul i en buss. Når den
kjører gjennom byen, stanser den for hver 500 meter for å ta
passasjerer opp eller sette dem av. Når bussen stanser uten
å bruke bremsene, blir dens kinetiske energi overført til
svinghjulet. Energien som er oppbevart i svinghjulet, får
bussen i gang igjen.
Passasjerene har en behagelig tur, det er mindre forurensing
for fotgjengere, og bussen bruker 25 % mindre drivstoff.
Bremsene benyttes kun ved nødbremsing, og slitasje på
bremsene blir derfor nærmest eliminert. Styrt av en computer
gjenbruker denne teknologien 95% av energitapet og kan
lett overføres til tog, trikk og andre transportmidler.
Hvordan holde på varmeenergien
uten å sløse med energi
Varmeenergi produseres i mange energioverføringer.
Hjemme forbrenner vi brensel for å holde oss varme. Jo mer
brensel vi brenner, desto mer forurenser vi lufta og forbruker
ressurser vi ikke kan erstatte. Vi kunne lagre varme fra solen
for å forvarme vannet i varmtvannsbeholderen og dermed
bruke mindre brensel for å få vannet helt varmt.
Ladbare batterier
Svinghjulet på
denne dampmaskinen
veier
12 tonn.
Vi kan ikke lagre vekselstrøm, men vi kan lagre likestrøm,
som er den form for elektrisitet vi benytter i et element .
Det er to typer elementer (to eller flere elementer utgjør
et batteri): den ene kan lades, den andre kan ikke.
I et ladbart batteri vil de kjemikalier som produserer elektrisitet
bli endret. Når et batteri har brukt opp sitt lager av
kjemikalier, kan du benytte en batterilader til å få kjemikaliene
tilbake til sin opprinnelige form.
19

20
OVERFØRING AV ENERGI
Det kreves energi for å flytte energi
Oljerørledninger, tankskip og lastebiler transporterer drivstoff fra raffineriet
til bensinstasjoner over hele landet. Ledninger fører elektrisk energi fra
energikraftverket til våre hjem.
F OKUS P Å: L EDNINGSNETTET
ALT HENGER SAMMEN
Vi har bruk for å transportere energi fra energiverket
til våre hjem og fabrikker. Alle energiverk er forbundet
med hverandre og til alle forbrukere gjennom et
nettverk av høyspentledninger. Dette kalles strømforsyningsnettet.
Hvis et energiverk bryter sammen
eller er lukket på grunn av reparasjoner og vedlikehold,
vil forsyningen til forbrukerne komme fra andre
energiverk i nettet.
I kablene er det høyspenning fra 11.000 V til 132.000 V
og enda høyere. Hvis du kommer for nær en ledning,
kan en gnist gå gjennom lufta. Dette er livsfarlig!
Energi er tilgjengelig fra enhver
generator på ledningsnettet.
Hvis én generator svikter, forblir
lampene tente.
Flyt med strømmen
Energi har mange former. Noen ganger ønsker vi å flytte
energien eller transportere den fra et sted til et annet – uten
å endre den. Vi kan lade opp en kondensator og ta den med
dit hvor vi skal bruke energien. Spesielle lastbiler transporterer
fossile brennstoffer til forbrukerne. Problemet er bare at forsyningen
ikke er konstant, og at lastbilene selv bruker energi.
Vi kan sende gass og væsker gjennom en rørledning. Et nettverk
av gassledninger transporterer gass fra Nordsjøen til land
som Irland, Storbritannia, Danmark, Norge, Nederland og
Tyskland - helt ut til hus og fabrikker. Hjemme transporterer vi
varmeenergi fra sentralvarmeanlegget eller fra fjernvarmeinn-
taket gjennom rør til radiatorer i hvert rom.
Transport av mekanisk energi
Lenge før elektrisiteten ble oppdaget,
benyttet fabrikker en vannmølle eller en
dampmaskin til å drive maskiner.
Undertiden ble en enkelt dampmaskin
brukt til å drive 600 vever og alt øvrig
maskineri i verkstedene.
Rattet overfører kraft
fra føreren til hjulene.
En lang akse plassert over hodehøyde ble brukt til å transportere
energien rundt i fabrikken. Denne drivakse var forbundet
til maskinen med et belte eller en drivreim. Aksen gikk gjennom
alle deler av fabrikken. Hver vev var forbundet til aksen
via et belte eller et system av trinser. Alle maskinene ble drevet
samtidig.
Disse maskinene endret folks liv, fordi de ikke lenger kunne
spinne og veve hjemme eller til hvilken tid de selv ville.
I stedet måtte de være ved sine maskiner samtidig og
holde tritt med dampmaskinens nådeløse hastighet.
Aksen transporterte energi rundt i fabrikken, men som ved
rørledninger og ledningsnettet, vil noe energi alltid gå tapt
når vi flytter energi fra ett sted til et annet.
21

VARIG ENERGI
En umulig drøm?
Ikke skape, bare omdanne
For våre forfedre var ideen om en evighetsmaskin ikke så langt
vekk som den kan forekomme å være i dag. Solen stod jo opp
og gikk ned hver dag, tidevannet med dets flo og fjære kom
to ganger om dagen og i elver og fosser strømmet vannet dag
etter dag, år etter år.
Energi kan ikke skapes eller ødelegges, men den kan endres
fra en form til en annen. For eksempel benytter en plante
fotosyntese til å omdanne sollys til glukose – et sukker med
kjemisk energi. Energien er endret fra én form til en annen,
men den samlede mengde energi er den samme før og etter
prosessen.
For ikke så lenge siden trodde forskere at de kunne produsere
en masse energi fra hydrogen som finnes i havvann. Dette var
begynnelsen til forskning på fusjonsenergi.
F OKUS P Å: T OKAMAKEN
EKSPERIMENTER MED FUSJON
Fusjonsprosessen finner sted i en ’tokamak’. Den
ringformede kjernen bruker magnetiske felter for å
holde den varme plasmaen vekk fra sidene i ringen.
"Vi vet at magneten elsker
jernsteinen, men vi vet ikke
om jernsteinen også elsker
magneten eller om den blir
tiltrukket av den mot sin vilje."
ARABISK FYSIKER
FRA DET 12. ÅRH.
Illusjonen om fusjonsenergi
Fusjonsprosesser som finner sted i solens indre, innebærer at
to hydrogenkjerner går sammen og danner en heliumkjerne.
På denne måten frigjøres enorme mengder energi. Hydrogenplasmaen
skal oppvarmes til en temperatur på millioner av
grader før fusjonen og frigjøring av energi finner sted.
Problemet er at alle kjente materialer smelter før denne
temperatur er nådd.
I et annet forsøk på å skape fusjonsenergi brukes en partikkelakselerator
en 100 trillion watts elektrisk impuls mot et lite mål
av deuteriumgass. Gassen oppvarmes til millioner av grader,
men bare i et par milliarddeler av et sekund – ikke nok til å
starte en fusjonsreaksjon.
Evighetsmaskiner
En evighetsmaskin er en maskin som aldri går tom for energi
og som går evig. Dette er umulig, fordi ingen maskin kan være
fullkommen effektiv på grunn av energitap i form av varmeenergi.
Oppdagelsen av de bemerkelsesverdige egenskaper ved
jernsteinen, en naturlig forekommende magnet, førte raskt
til at evighetsmaskin-entusiaster trykket den
til sitt bryst. I 1269 foreslo Peter Peregrinus at
man kunne bygge en evighetsmaskin basert
på frastøtning og tiltrekning mellom jern og
magneten. Men som vi vet forble det en illusjon.
En brenselpille gjennomgår en
fusjonsreaksjon mens den blir
bombardert av lyset fra 24 lasere.
22 23

MikroVerkstedet as
Pb 224 Manglerud – 0612 Oslo
Telefon 23 29 27 60 – Faks 23 29 27 66
Besøksadresse: Teknologiparken, Akersveien 24c, 0177 Oslo
firmapost@mikroverkstedet.no
MikroVerkstedet i Norge
er en del av et nordisk samarbeid for læremidler innen IKT og
teknologi – fra småskolen til høyere utdanning. Vi er
eneforhandler for skoleproduktene fra LEGO Educational
Division i Skandinavia. Vi er også Nordens største
programvareforlag når det gjelder pedagogisk programvare
til grunnskolen. I tillegg forhandler vi skolelisenser til kjente
standardprogrammer fra Microsoft, Adobe, Macromedia og
Corel. Besøk oss gjerne på www.mikrov.com eller kontakt oss
for mer informasjon.
MER
INFORMASJON
OM
ENERGI:
www.LEGO.com/education
www.mikrov.com
LEGO and the LEGO logo are trademarks of the LEGO Group. © 2003 The LEGO Group. 4220819