Elektrisk strøm:

Elektrisk strøm er elektroner som beveger seg i samme retning.

- Når de frie elektronene i en leder beveger seg i samme retning, har vi en elektrisk strøm.

- Skal det gå strøm i en leder, må det være en sammenhengende vei for elektronene mellom polene på batteriet. (se figur).

 

Nr.1 Elektronene har usystematiske bevegelser

Nr.2 Elektronene beveger seg i samme retning.

 

 

Elektriske ledere: I de fleste stoffene er elektronene bundet til atomene. I noen stoffer beveger de ytterste elektronene seg fritt mellom atomene. Elektronene beveger seg i vilkårlige retninger. Slike stoffer kalles elektriske ledere.

 

Isolater: Plast og glass har ikke frie elektroner. De kan ikke lede strøm. Slike stoffer kalles isolater.

 

 

Strømretningen er fra pluss til minus:

Elektronene i en strømkrets beveger seg fra negativ mot positiv pol. Strømretningen defineres i midlertidig av historiske grunner fra positiv pol til negativ pol.

 

Strømstyrken måles i ampere:

Strømsstyrken (strømmen) er et mål for hvor mange elektroner som passerer et punkt på en leder i løpet av et sekund. Når antall elektroner som passerer et punkt er 6,25 * 10.18 = ’en ampere (1A). For å måle dette bruker vi et ampermeter.

 

Koblingsskjema:

Et koblingsskjema er et forenklet bilde av en strømkrets. Vi bruker faste symboler til enkelte deler av en krets, disse kalles komponenter.

 

Eks.

 

Spenning: Får strømmen til å gå

Spenning får elektronene til å bevege seg i samme retning. Et batteri er en spenningskilde eller strømkilde. Spenningen måles i volt (V). Spenning er nært knyttet til energi, men ikke det samme.

 

Eks.

Som leder kan du tenke deg et rør med kuler. Så lenge røret ligger flatt vil ikke kulene bevege seg. Det går ingen strøm. Hever vi derimot den ene delen av røret, triller alle kulene nedover samtidig.

 

Et batteri kan sammenlignes med en elektronheis. Elektronene i lederen ”faller” mot plusspolen på batteriet. Elektronene heises eller løftes gjennom batteriet fra den positive til den negative polen. Når elektronene faller gjennom lederen minker den elektriske energien. Når elektronene løftes gjennom batteriet, øker den elektriske energien.

 

Eks.

 

 

Spenningen måles med et voltmeter (spenningsmåler). Den ser hvor høyt et batteri løfter elektronene, eller hvor mye strømmen faller.

- Spenningen er ”elektronhøydeforskjellen” mellom to punkter i en strømkrets.

 

Serie og parallellkobling:

Ved seriekobling av batterier adderes spenningene. Ved parallellkobling av batterier er spenningen uforandret.

 

Seriekobling:

 

Parallellkobling:

Eks. et apparat som blir tilkoblet stikkontakten, blir parallellkoblet.

For å finne fallet til strømmen når den passerer lyspæra, må voltmeteret kobles til hver side av pæra. Vi sier at voltmeteret kobles parallelt med lyspæra. Merk at + på batteriet kobles nærmest + på voltmeteret. Dersom voltmetret viser 3,5 V, sier vi at spenningen er 3,5 V over lampa.

 

Resistans:

Motstanden strømmen møter i en leder, kalles resistans.

 

Resistansen er avhengig av metallet i lederen. Kobber har mindre resistans enn jern. Tynne og lange ledere har større reststans enn tykke og korte.

 

Resistansen i en leder måles i ohm = Resistansen i en leder er lik forholdet mellom spenningen over og strømmen gjennom lederen.

- Dersom det trengs 5,0 V spenning for å få 0,5 A strøm gjennom en leder, har lederen en resistans på 5,0 V / 0,5 A = 10 ohm ( ). Enheten ohm er det samme som V/A.

 

Jo større resistansen er, dess større spenning skal det til for å få en bestemt strøm gjennom lederen.

 

Sammenhengen mellom strømstyrke og resistans:

1.  Strømmen minker når motstanden øker

2.  Strømstyrken minker når motstander kobles i serie.

3.  Strømstyrken øker når motstander kobles parallelt.

 

Sammenhengen mellom strøm, spenning og resistans:

Sammenhengeren mellom strømstyrken gjennom en leder, spenning over lederen og resistans i lederen er uttrykt i en fysisk lov. Mattematisk kan loven (sammenhengen) uttrykkes ved en formel. Fysiske lover bygger på systematiske målinger og drøftinger av måleresultatene.

 

Strømmen gjennom en leder forandres i takt (proporsjonalt) med spenningen over lederen.

 

Formel: Spenning = motstand * strøm

 

Symboler: U = R * I

Forholdet mellom spenningen og strøm for en leder er konstant. Dette forholdet er lik resistansen i lederen.

 

Formel: Resistans = spenning / strøm

 

Symboler: R = U / I

 

Elektrisk Effekt:

Effekten måles i watt og er lik energien som overføres i løpet av ett sekund. Med stor spenning faller elektronene langt og gir fra seg mye elektrisk energi. Med stor strøm er det mange elektroner som gir fra seg energi.

 

- Vi betaler energiverket for å heise opp elektronene slik at de kan gå rundt i lederne hjemme hos oss. Elektronene gjør et arbeid når de faller f. eks gjennom motoren i vaskemaskinen.

- Energiforbruket målt i kilowattimer (kWh). 1 KWh er lik den elektriske energien som overføres til en ovn på 1000 W i løpet av en time (1 h ).

Elektrisk effekt er lik produktet av spenningen og strøm. Dvs. jo større spenning, dess mindre strøm trengs det for å overføre energien.

 

Formel: Effekt = spenning * strøm

 

Symboler: P = U * I

 

 

Elektrisk Energi:

Energi er lik produktet av effekt og tid.

 

Formel: Energi = effekt * tid

 

Symboler: E = P * t

 

Eks: Hvor mye koster det å la en motorvarmer på 600 W stå på i to timer dersom prisen på en kilowattime er 60 øre?

 

Svar: E = P * t = 60 W * 2 h = 1200 Wh = 1,2 kWh

Energien koster: 1,2 * 0,60 kr = 0,72

 

Sammenhengen mellom energienhetene kWh og J

 

En watt tilsvarer en joule per sekund: 1 W = 1J/s – 1 Ws = 1 J.

 

Likestrøm (DC = direct current)

Likestrøm er strøm der elektronene beveger seg i samme retning hele tida.

 

Vekselstrøm (AC = alternatina current)

Vekselstrøm er strøm der elektronene skrifter retning mange ganger i sekundet. Vi får generert (lagret) strøm. Grunnen til at vi får en jevn lysstyrke ved bruk av denne strømtypen, er fordi temperaturen i glødetråden ikke rekker å variere så mye.

 

Spenningen blir større dersom spolen har en jernkjerne. Når magneten roterer inntil en spole, vil spenningen forandre seg i takt med svingningene til magnetene. Strømmen skifter retning. Sykkeldynamoen er en liten vekselstrømgenerator. Magneten roterer inni en spole.

I de store vekselstrømsgeneratorene i energiverk brukes elektromagneter med jernkjerner. Der er det spolene som roterer. Vi får generert vekselstrøm. Spolen kan sammenlignes med et batteri der polene stadig veksler mellom pluss og minus. Og slik er det generatorer i energiverk virker. Spenningen fra generatorene i energiverkene omformes til høyspenning ved hjelp av en transformator. (som kan øke eller minske vekselspenningen, spenningen kan være over flere hundre tusen volt). Den må transformeres til 230 V for at vi kan bruke den.

 

Elektriske installasjoner:

Spenningen mellom lederne som fører inn til huset er 230 V. den kalles nettspenningen. Lederne føres inn i sikringsskapet. Kablene som er installert i huset, knyttes til hovedlederne gjennom sikringer. De to hullene i stikkontakten virker som to poler som stadig veksler mellom pluss og minus.

Overbelastning:

Når vi kobler til mange apparater som tar mye strøm, kan kabelen bli verbelastet. Da blir strømmen så stor at kabelen kan skades på grunn av overoppheting. Dette kan føre til brann. Sikringer derimot skal hindre at strømmen blir så stor at det blir skader på kabelen.

 

Eks. en hovedsikring på 63 A, bryter sammen når strømmen inn til huset er over 63 ampere. Størrelsen på sikringene varierer etter hvilke rom, og strømeffekt som trengs.

 

Kortslutting:

Ved kortslutting er det direkte forbindelse mellom polene.

- Ved kortslutting åpnes en strøm vei som er nesten uten resistans.

- En kortslutning kan gi meget sterk strøm som igjen kan gir kraftig temperaturøkning. Som kan føre til brann.

 

Jording:

Jording skal hindre at vi får elektrisk støt når vi berører elektriske apparater. Ved jording er apparatet forbundet med jord gjennom en jordledning. Ved feilkobling vil strømmen gå direkte til jord gjennom jordledningen, i stedet for å gå gjennom personen.

 

Eks. En jordet kabel har tre ledere. 2 strømledninger og en gul jording.

Hvor farlig er strømmen?

Hvor skadelig strømmen er avhengig av både strømstyrken, varighet av strømmen og strøm veien i kroppen.

 

Både muskler, hjertet og hjernen er styrkt av elektriske impulser. Om disse skulle bli forstyrret, kan det gi så katastrofale følger som døden.

 

Elektrisk strøm brukes i medisinsk behandling i undersøkelser. Med EKG måles den elektriske strømmen i hjerterytmen. EEG måler spenningsvariasjonene i nervecellene i hjernen.

 

Dersom hjertet skulle stoppe, kan vi gi elektrosjokk for å hjelpe til å gi ny rytme. Strømstyrke under 10 milli ampere (mA) er normalt ufarlig.